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生物基环氧树脂的研究进展

作者：马松琪 刘小青 朱锦 来源：《粘接》2014年第06期

摘要：以生物基原料合成环氧树脂是目前解决双酚A环氧树脂原料不可持续性和毒性问题最切实可行的方案。在综述国内外生物基环氧树脂研究进展的基础上，对最近几年我们基于松香、衣康酸、没食子酸合成生物基环氧树脂方面的研究进展进行了介绍，在此基础上进行了总结和展望。

关键词：生物基（质）高分子；环氧树脂；松香；衣康酸；没食子酸

中图分类号：TQ433.4+37 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2014）06-0043-07 生物基高分子材料主要以淀粉、蛋白质、纤维素、甲壳素、植物油等一些天然可再生资源为起始原料，注重原料的生物来源性和可再生性。它既包括可降解或堆肥的塑料，也包括非降解塑料；既可是热塑性材料，也可是热固性树脂。此类高分子材料以可再生资源为主要原料，在减少对石油化工产品依赖的同时，也减少CO2的排放，是当前高分子材料的一个重要发展方向。目前，有关生物基高分子材料的研究主要局限于淀粉塑料、纤维素基材料、PHBV、PLA、PBS、生物基PE等一些天然高分子或热塑性材料，对于生物基热固性树脂的研究则相对较少。

环氧树脂是应用最广泛的热固性树脂之一，目前全球每年的产量在200万吨左右，其中双酚A环氧树脂占到85% 以上。双酚A环氧树脂主要由双酚A和环氧氯丙烷2种原料制备而成。尽管生物基环氧氯丙烷（由生物基甘油得到）已经实现产业化，并且产量也越来越大[1， 2]，但是67% 以上的双酚A目前完全依赖于石化资源。同时已有研究报道，双酚A对生命体的健康存在极大的威胁[3]。因此，双酚A类环氧树脂已经被世界多个国家禁止用于与食品及人体接触。开发可替代双酚A环氧树脂的环境友好型树脂显得意义重大。

目前有关生物基环氧树脂的合成已有一些报道。其中，植物油来源广、产量大、价格低，已经被广泛应用于高分子材料的合成。但由于其主要成分甘油脂肪酸酯分子的柔性较大，造成植物油基环氧树脂固化后得不到较佳的玻璃化转变温度（Tg）和机械强度[4]，一般需要引入大量的石油基刚性化合物或填料对其进行增强改性。近几年，日本长濑精细化工及法国的Chrysanthos M.等人分别报道了基于甘油、聚甘油、山梨醇、异山梨醇的环氧树脂，但这些树脂分子链内含有较多的醚键，加上无刚性结构或刚性不强，其固化物的综合性能仍然难以和双酚A类环氧树脂相媲美[5～7]。与此同时，也有研究人员利用刚性的木质素[8～12]为原料制备了性能较好的生物基环氧树脂，然而这类树脂固化速度慢、固化物性能极其不稳定，难以满足大规模的稳定使用[8， 9]。另外，国内孔振武[10]、商士斌[11]、哈成勇[12]等人，利用我国的特色天然资源松香为主要原料合成了一系列松香基环氧树脂及固化剂。研究结果表明松香的刚