TWI823177B - 可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材 - Google Patents

可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材 Download PDF

Info

Publication number
TWI823177B
TWI823177B TW110140998A TW110140998A TWI823177B TW I823177 B TWI823177 B TW I823177B TW 110140998 A TW110140998 A TW 110140998A TW 110140998 A TW110140998 A TW 110140998A TW I823177 B TWI823177 B TW I823177B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
epoxy resin
epoxy
group
cured product
carbon atoms
Prior art date
Application number
TW110140998A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202319432A (zh
Inventor
林慶炫
江廷偉
陳怡君
汪孟緯
Original Assignee
國立中興大學
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 國立中興大學 filed Critical 國立中興大學
Priority to TW110140998A priority Critical patent/TWI823177B/zh
Publication of TW202319432A publication Critical patent/TW202319432A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI823177B publication Critical patent/TWI823177B/zh

Links

Images

Landscapes

  • Epoxy Resins (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

本發明提供一種可固化的環氧樹脂組成物，其包含一環氧樹脂、一觸媒及一芳香聚酯，且芳香聚酯具有如式(I)所示之一結構，式(I)中各符號係如說明書中所定義者。藉此，利用芳香聚酯的芳香酯基與環氧樹脂的環氧基進行反應可以得到環氧固化物，針對環氧固化物使用胺類化合物進行降解反應，以回收獲得商業可用之苯氧樹脂，達成循環經濟的目的。

Description

可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材
本發明是有關一種可固化的環氧樹脂組成物，特別是有關一種固化後可胺解降解的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、碳纖維複材以及胺解降解環氧固化物的方法。
聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET）是由對苯二甲酸（terephthalic acid，TPA）與乙二醇經縮合反應而得，其可以透過化學性回收得到回收級對苯二甲酸單體。
聚碳酸酯（polycarbonate，PC）是由雙酚和光氣進行界面縮合反應而得，或是由雙酚和碳酸二苯酯進行酯交換反應而得，其中雙酚A（bisphenol A，BPA）是最常被使用的雙酚。雙酚A型聚碳酸酯同樣可以經由化學性回收獲得可利用的單體，例如雙酚A。
芳香聚酯（polyarylate）樹脂為高耐熱工程塑膠之一，其是由芳香二酚與芳香二酸進行縮合聚合而得。因此，若能將聚對苯二甲酸乙二酯回收而得的對苯二甲酸與聚碳酸酯回收而得的雙酚A作為芳香聚酯的合成原料，將有助於減少塑膠廢棄物，使物質能夠循環且再次被利用。
芳香聚酯寡聚物亦可以作為環氧樹脂硬化劑，用以製備出具有良好電性的環氧固化物，並以此因應近年來高頻電路板的龐大需求。但上述環氧固化物經熱固化後，無法進行化學性回收，進而衍生處理塑膠廢棄物之問題，最終背離循環利用之目標。
據此，如何增加環氧固化物的回收率與再利用性，仍為待解決的問題。
本發明之一目的在於提供一種方法降解芳香聚酯衍生之環氧固化物，藉由環氧樹脂、觸媒以及芳香聚酯進行固化反應而製備出的環氧固化物，其可以透過胺類化合物並在無觸媒催化下達到100%降解，降解後可提取出工業可用之苯氧樹脂。此外，所述環氧固化物作為碳纖維複材之使用時，能夠透過本發明提供之化學回收方法取回可再利用之碳纖維，減輕其廢棄物對環境所造成之負擔。
本發明之一態樣提供一種可固化的環氧樹脂組成物，其包含一環氧樹脂、一觸媒及一芳香聚酯，且芳香聚酯具有如式(I)所示之一結構： 式(I)； 其中，R 1為碳數1至6的烷基、未經取代的苯基、經取代的苯基、未經取代的萘基或經取代的萘基，R 2及R 3分別獨立為氫原子、碳數1至6的烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數6至12的芳香基或鹵素原子，且a及b分別獨立為0至4之整數；X為單鍵、碳數1至12的烷類、碳數1至12的環烷類、氧原子、硫原子、磺醯基、亞硫醯基、醯基、碳數1至12的芳香基或芴基；Ar為苯環、聯苯或萘環。
依據前述之可固化的環氧樹脂組成物，其中芳香聚酯可以具有如式(I-a)所示之一結構： 式(I-a)； 其中，R為碳數1至6的烷基、未經取代的苯基、經取代的苯基、未經取代的萘基或經取代的萘基。
依據前述之可固化的環氧樹脂組成物，觸媒可以選自由4-二甲基氨基吡啶、咪唑、2-甲基咪唑及2-乙基-4-甲基咪唑所組成之一群組，且觸媒的添加量可以為環氧樹脂含量的0.05重量百分比至5重量百分比。
依據前述之可固化的環氧樹脂組成物，環氧樹脂可以為雙酚A型環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、甲基酚醛環氧樹脂、雙環戊二烯苯酚環氧樹脂、含萘環氧樹脂、磷系環氧樹脂或其混合。
依據前述之可固化的環氧樹脂組成物，芳香聚酯之芳香酯基與環氧樹脂之環氧基的當量比值可以為0.5至2.0。
本發明之另一態樣提供一種環氧固化物，其係由如前段所述之可固化的環氧樹脂組成物進行一加熱固化反應而得。
前述之環氧固化物可以具有如式(II)所示之一局部結構： 式(II)。
本發明之又一態樣提供一種胺解降解環氧固化物的方法，其包含提供如前段所述之環氧固化物以及進行一降解步驟。在降解步驟中，係將一含胺基之化合物與環氧固化物反應，以胺解降解環氧固化物，並得到一苯氧樹脂。所述苯氧樹脂與含胺基之化合物分別具有如式(III)及式(IV)所示之一結構：
式(III)；以及 式(IV)；
其中，R 2及R 3分別獨立為氫原子、碳數1至6的烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數6至12的芳香基或鹵素原子，且a及b分別獨立為0至4之整數；X為單鍵、碳數1至12的烷類、碳數1至12的環烷類、氧原子、硫原子、磺醯基、亞硫醯基、醯基、碳數1至12的芳香基或芴基；Y衍伸自環氧樹脂去除環氧基後之一苯氧結構，且環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、溴化雙酚A型環氧樹脂、長鏈脂肪族環氧樹脂、脂肪族聚醚環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、甲基酚醛環氧樹脂、雙環戊二烯苯酚環氧樹脂、含萘環氧樹脂、磷系環氧樹脂或其混合；R 4為碳數1至12的烷基或碳數1至12的烷氧基。
依據前述之胺解降解環氧固化物的方法，若環氧固化物具有如式(II)所示之一局部結構： 式(II)； 則苯氧樹脂可以具有如式(III-a)所示之一結構： 式(III-a)。
本發明之再一態樣提供一種可胺解降解的碳纖維複材，其包含如前段所述之環氧固化物。
藉此，本發明之可固化的環氧樹脂組成物係利用芳香聚酯作為環氧樹脂的硬化劑，並在觸媒催化下形成具有優異性質的環氧固化物，且此環氧固化物可進行胺解降解，使其所製備的碳纖維複材能夠回收再利用，減輕其廢棄物對環境所造成之負擔。
下述將更詳細討論本發明各實施方式。然而，此實施方式可為各種發明概念的應用，可被具體實行在各種不同的特定範圍內。特定的實施方式是僅以說明為目的，且不受限於揭露的範圍。
在本發明中，為了簡潔與通順，有時會將「芳香聚酯……如式(I-a)所示之一結構」表達為「如式(I-a)所示之芳香聚酯」或「芳香聚酯(I-a)」，其他化合物或基團的表示方式依此類推。
＜可固化的環氧樹脂組成物＞
本發明之一態樣提供一種可固化的環氧樹脂組成物，其包含一環氧樹脂、一觸媒及一芳香聚酯，且芳香聚酯具有如式(I)所示之一結構： 式(I)； 其中，R 1為碳數1至6的烷基、未經取代的苯基、經取代的苯基、未經取代的萘基或經取代的萘基，R 2及R 3分別獨立為氫原子、碳數1至6的烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數6至12的芳香基或鹵素原子，且a及b分別獨立為0至4之整數；X為單鍵、碳數1至12的烷類、碳數1至12的環烷類、氧原子、硫原子、磺醯基、亞硫醯基、醯基、碳數1至12的芳香基或芴基；Ar為苯環、聯苯或萘環。芳香聚酯之芳香酯基與環氧樹脂之環氧基的當量比值可以為0.5至2.0，較佳可以為0.8至1.2。n為聚合度，且可以滿足下列條件：1 ≤ n ≤ 500。
所述芳香聚酯可以由碳酸聚酯衍生而成，芳香聚酯可以由雙酚A與對苯二甲酸或間苯二甲酸（isophthalic acid，IPA）合成而得，並形成如式(I-a)所示之一結構： 式(I-a)； 其中，R為碳數1至6的烷基、未經取代的苯基、經取代的苯基、未經取代的萘基或經取代的萘基。值得注意的是，所述芳香聚酯可以由聚碳酸酯回收而得的雙酚A與聚對苯二甲酸乙二酯回收而得的對苯二甲酸合成而得，透過使用上述再生原料，可以降低製備芳香聚酯時的資源消耗，並達到聚碳酸酯與聚對苯二甲酸乙二酯的再利用。
所述環氧樹脂可以為雙酚A型環氧樹脂（diglycidyl ether of bisphenol A，DGEBA）、酚醛環氧樹脂（phenol novolac epoxy，PNE）、甲基酚醛環氧樹脂（cresol novolac epoxy，CNE）、雙環戊二烯苯酚環氧樹脂（dicyclopentadiene-phenol epoxy，DNE）、含萘環氧樹脂（naphthalene- containing epoxy）、磷系環氧樹脂或其混合。換言之，可固化的環氧樹脂組成物可以包含前述任一種環氧樹脂，也可以包含前述環氧樹脂中的至少二種，且所述至少二種環氧樹脂可以依任何比例進行混合。藉此，可以依照需求選用適當的環氧樹脂，使可固化的環氧樹脂組成物固化後具有所需的性質。
所述觸媒可以包含未共用電子對，觸媒的未共用電子對可以與環氧樹脂的環氧基作用，有利於引發後續的固化反應。觸媒可以選自由4-二甲基氨基吡啶（4-dimethylaminopyridine，DMAP）、咪唑（imidazole）、2-甲基咪唑（2-methylimidazole）及2-乙基-4-甲基咪唑（2-ethyl-4-methylimidazole）所組成之一群組，且觸媒的添加量可以為環氧樹脂含量的0.05重量百分比至5重量百分比，較佳可以為0.1重量百分比至5重量百分比。
＜環氧固化物＞
本發明之另一態樣提供一種環氧固化物，其係由如前述之可固化的環氧樹脂組成物進行一加熱固化反應而得，且環氧固化物可以具有如式(II)所示之一局部結構： 式(II)。
環氧固化物的詳細製備方法可以如下所述。首先將環氧樹脂、如式(I-a)所示之芳香聚酯與觸媒混合得到可固化的環氧樹脂組成物，其中，有關環氧樹脂、如式(I-a)所示之芳香聚酯與觸媒的細節請參照前述段落，在此不予以贅述。
接著進行固化步驟，以使如式(I-a)所示之芳香聚酯與環氧樹脂在觸媒的催化下，產生交聯並形成所述環氧固化物。具體來說，可以透過加熱可固化的環氧樹脂組成物之溶液，使如式(I-a)所示之芳香聚酯與環氧樹脂在觸媒催化下產生交聯，且最後加熱之固化溫度可以為160°C至220°C，加熱時間可以為1小時至6小時；亦或者，可以採用多段加熱固化之方式來加熱可固化的環氧樹脂組成物，例如以160°C、180°C、200°C及220°C各加熱2小時。前述固化溫度與加熱時間可以依照所使用的芳香聚酯與環氧樹脂的種類彈性調整，本發明並不以此為限。
＜胺解降解環氧固化物的方法＞
請參照第1圖，第1圖為本發明之胺解降解環氧固化物的方法100的步驟流程圖。本發明之又一態樣提供一種胺解降解環氧固化物的方法100，其包含步驟110及步驟120。
步驟110為提供前述之環氧固化物。步驟120為進行一降解步驟，其係將一含胺基之化合物與環氧固化物反應，以胺解降解環氧固化物，並得到一苯氧樹脂，且苯氧樹脂與含胺基之化合物分別具有如式(III)及式(IV)所示之一結構：
式(III)；以及 式(IV)；
其中，R 2及R 3分別獨立為氫原子、碳數1至6的烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數6至12的芳香基或鹵素原子，且a及b分別獨立為0至4之整數；X為單鍵、碳數1至12的烷類、碳數1至12的環烷類、氧原子、硫原子、磺醯基、亞硫醯基、醯基、碳數1至12的芳香基或芴基；Y衍伸自環氧樹脂去除環氧基後之一苯氧結構，且環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、溴化雙酚A型環氧樹脂、長鏈脂肪族環氧樹脂、脂肪族聚醚環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、甲基酚醛環氧樹脂、雙環戊二烯苯酚環氧樹脂、含萘環氧樹脂、磷系環氧樹脂或其混合；R 4為碳數1至12的烷基或碳數1至12的烷氧基。若環氧固化物具有如式(II)所示之一局部結構，則苯氧樹脂可以具有如式(III-a)所示之一結構： 式(III-a)。
＜可胺解降解的碳纖維複材＞
本發明之再一態樣提供一種可胺解降解的碳纖維複材，其包含如前述之環氧固化物，藉此，可以透過前述胺解降解環氧固化物的方法對碳纖維複材進行降解，將碳纖維複材中的碳纖維回收再利用，減少其廢棄物對環境所造成的負擔。
茲以下列具體實施例進一步示範說明本發明，用以有利於本發明所屬技術領域通常知識者，可在不需過度解讀的情形下完整利用並實踐本發明，而不應將這些實施例視為對本發明範圍的限制，但用於說明如何實施本發明的材料及方法。
＜合成例＞
合成例1、聚碳酸酯透過鹼降解及相轉移觸媒形成回收雙酚A：將1.5克（0.0059莫耳）的聚碳酸酯、2.15克（0.0059莫耳）的1-溴化十六烷基三甲銨（(1-hexadecyl)trimethylammonium bromide）相轉移觸媒及0.5 M氫氧化鉀水溶液置入100毫升的三頸瓶中，升溫至80°C並反應36小時。反應結束後倒入甲醇，過濾並收集濾液，再利用減壓濃縮機去除甲醇後得到回收雙酚A。合成例1的反應方程式如下表一所示。
表一
合成例2、式(I-a)中R為甲基的芳香聚酯（BPA-TPA）之合成：將14.27克（0.0625莫耳）的回收雙酚A、5.57克（0.055莫耳）的三乙胺與80毫升的除水四氫氟喃置入100毫升的三頸反應器中，在氮氣環境下升溫至35°C並反應30分鐘。接著，逐滴加入5.0克（0.025莫耳）的對苯二醯氯與15毫升的除水四氫氟喃，再將溫度維持於0°C並反應2小時。反應結束後過濾鹽類，將濾液倒入減壓濃縮機以去除溶劑，最後將混合物倒入甲醇水中析出，清洗數次後進行抽氣過濾，將濾餅置於75°C下真空乾燥，得到白色之BPA-TCl產物。
將5.0克（0.00852莫耳）的BPA-TCl、2.61克（0.0256莫耳）的醋酸酐、0.05克（為BPA-TCl重量之1%）的乙酸鈉與20毫升的溶劑（DMAc）置入100毫升的三頸反應器中，在氮氣環境下升溫至90°C，維持溫度並反應12小時。反應結束後倒入水中析出，並以乙醇清洗數次後抽氣過濾，再將濾餅置於75°C下真空乾燥，得到白色之BPA-TPA產物。合成例2的反應方程式如下表二所示。
表二
合成例3、式(I-a)中R為甲基的芳香聚酯（BPA-IPA）之合成：將14.27克（0.0625莫耳）的回收雙酚A、5.57克（0.055莫耳）的三乙胺與80毫升的除水四氫氟喃置入100毫升的三頸反應器中，在氮氣環境下升溫至35°C並反應30分鐘。接著，逐滴加入5.0克（0.025莫耳）的對苯二醯氯與15毫升的除水四氫氟喃，再將溫度維持於0°C並反應2小時。反應結束後過濾鹽類，將濾液倒入減壓濃縮機以去除溶劑，最後將混合物倒入甲醇水中析出，清洗數次後進行抽氣過濾，將濾餅置於75°C下真空乾燥，得到白色之BPA-ICl產物。
將5.0克（0.00852莫耳）的BPA-ICl、2.61克（0.0256莫耳）的醋酸酐、0.05克（為BPA-ICl重量之1%）的乙酸鈉與20毫升的溶劑（DMAc）置入100毫升的三頸反應器中，在氮氣環境下升溫至90°C，維持溫度並反應12小時。反應結束後倒入水中析出，並以乙醇清洗數次後抽氣過濾，再將濾餅置於75°C下真空乾燥，得到白色之BPA-IPA產物。合成例3的反應方程式如下表三所示。
表三
＜實施例＞
實施例1：取9.544克的芳香聚酯（BPA-TPA）與10.7克的雙酚A型環氧樹脂（長春人造樹脂商品代號BE188），在160°C下加熱至全熔，其中芳香聚酯之芳香酯基與環氧樹脂之環氧基的當量比值為1:1。接著，加入0.011克的4-二甲氨基吡啶，並在160°C、180°C、200°C及220°C各進行2小時的固化，得到褐色的環氧固化物。
實施例2：將芳香聚酯（BPA-TPA）改為芳香聚酯（BPA-IPA），其餘步驟相同於實施例1。
實施例1及實施例2的環氧固化物分別具有如式(II-a)及式(II-b)所示之一局部結構：
式(II-a)；以及 式(II-b)。
實施例3：取7.74克的芳香聚酯（BPA-TPA）與12.0克的雙環戊二烯型環氧樹脂（長春人造樹脂商品代號DNE260），在160°C下加熱至全熔，其中芳香聚酯之芳香酯基與環氧樹脂之環氧基的當量比值為1:1。接著，加入0.012克的4-二甲氨基吡啶，並在160°C、180°C、200°C及220°C各進行2小時的固化，得到褐色的環氧固化物。
實施例4：將芳香聚酯（BPA-TPA）改為芳香聚酯（BPA-IPA），其餘步驟相同於實施例3。
實施例5：取9.544克的芳香聚酯（BPA-TPA）與10.7克的雙酚A型環氧樹脂（長春人造樹脂商品代號BE188），在160°C下加熱至全熔，其中芳香聚酯之芳香酯基與環氧樹脂之環氧基的當量比值為1:1。接著，加入0.032克的4-二甲氨基吡啶，將碳纖維布含浸至上述溶液中，再將6層含浸後的碳纖維布堆疊，並在160°C、180°C、200°C及220°C各進行2小時的熱壓固化，熱壓壓力為14.7 psi，最終得到黑色的可胺解降解的碳纖維複材。
實施例6：將芳香聚酯（BPA-TPA）改為芳香聚酯（BPA-IPA），其餘步驟相同於實施例5。
實施例7：取7.74克的芳香聚酯（BPA-TPA）與12.0克的雙環戊二烯型環氧樹脂（長春人造樹脂商品代號DNE260），在160°C下加熱至全熔，其中芳香聚酯之芳香酯基與環氧樹脂之環氧基的當量比值為1:1。接著，加入0.036克的4-二甲氨基吡啶，將碳纖維布含浸至上述溶液中，再將6層含浸後的碳纖維布堆疊，並在160°C、180°C、200°C及220°C各進行2小時的熱壓固化，熱壓壓力為14.7 psi，最終得到黑色的可胺解降解的碳纖維複材。
實施例8：將芳香聚酯（BPA-TPA）改為芳香聚酯（BPA-IPA），其餘步驟相同於實施例7。
關於實施例1至實施例8所使用的環氧樹脂結構如下表四所示：
表四
商品代號 環氧樹脂結構
BE188
DNE260
＜機械性質與熱性質評估＞
以下將針對實施例1至實施例4進行機械性質與熱性質評估。熱性質評估包含玻璃轉移溫度（T g）、5%熱重損失溫度（T d5%）以及焦炭殘餘率，評估方法如下：
（一）玻璃轉移溫度：使用動態機械分析儀（dynamic mechanical analyzer，DMA）測量所製得之環氧固化物的儲存模數（storage modulus）及損耗因數（tan delta）曲線與溫度的關係以及玻璃轉移溫度。另外使用熱機械分析法（thermo-mechanical analysis，TMA）來測量玻璃轉移溫度，且熱機械分析法係在5°C/min的加熱速率下進行量測。
（二）5%熱重損失溫度及焦炭殘餘率：使用熱重分析法（thermo-gravimetric analysis，TGA）來量測樣品的5%熱重損失溫度以及800°C的焦炭殘餘率（char yield）。熱重分析的條件是在氮氣氣氛下，以20°C/min的加熱速率，使用熱重分析儀量測樣品的重量變化。5%熱重損失溫度是指固化物樣品的重量損失達5%的溫度，其中5%熱重損失溫度愈高代表樣品的熱穩定性愈佳。800°C的焦炭殘餘率是指加熱溫度達800°C時樣品的殘餘重量比率，其中800°C的殘餘重量比率愈高代表樣品的熱穩定性愈佳。
由本發明實施例1至實施例4之環氧固化物的動態熱機械分析圖與電器性質分析中，可以獲得環氧固化物的玻璃轉移溫度、5%熱重損失溫度、焦炭殘餘率、熱膨脹係數與電器性質，上述量測結果如下表五所示。由表五的結果可見，以如式(I-a)所示之芳香聚酯所形成之環氧固化物，其在熱性質、機械性質與電器性質皆有不錯的表現。
表五
  T g(°C) T d5%(°C) 焦炭殘餘率 (%) 熱膨脹係數 (ppm/°C) D k(10GHZ) D f(10GHZ)
實施例1 148 396 7.7 37 2.95 0.014
實施例2 140 427 14.7 72 2.94 0.014
實施例3 178 407 11.1 43 2.96 0.012
實施例4 180 431 18.5 59 3.09 0.013
＜胺解降解環氧固化物＞
下表六列出比較例1至比較例8以及實施例9至實施例12之降解條件與結果。本系列之實驗係將實施例1的環氧固化物以文獻中各種方法進行降解並做為比較例1至比較例8，實施例9至實施例12則為實施例1至實施例4的環氧固化物以本發明所提供之胺解降解環氧固化物的方法進行降解。
表六
  環氧固化物 來源 降解條件 溫度 (°C) 時間 (hrs) 殘留重量 (%)
比較例1 實施例1 5M NaOH水溶液 80 24 100
比較例2 實施例1 5M KOH水溶液 80 24 100
比較例3 實施例1 5M KOH/EtOH 65 24 70
比較例4 實施例1 5M HCl水溶液 80 24 100
比較例5 實施例1 5M H 2SO 4水溶液 80 24 100
比較例6 實施例1 乙二醇 觸媒DBU 80 24 100
比較例7 實施例1 乙二醇 觸媒Zn(OAc) 2 180 24 90
比較例8 實施例1 乙二醇 觸媒ZnAc 2 180 24 85
實施例9 實施例1 1-己胺 125 4.5 0
實施例10 實施例2 1-己胺 125 4.0 0
實施例11 實施例3 1-己胺 125 4.5 0
實施例12 實施例4 1-己胺 125 4.0 0
由表六的結果可知，本發明之環氧固化物在鹼水下無法進行水解（比較例1至比較例3），在酸性水溶液中亦無法進行水解（比較例4及比較例5）。在乙二醇中，使用DBU（1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7- ene）、Zn(OAc) 2（zinc acetate）或ZnAc 2（zinc(II) acetylacrtonate）觸媒（比較例6至比較例8），亦無法進行醇解。由表六可知，實施例1至實施例4的環氧固化物，可以透過胺類化合物並於高溫加熱下進行胺解降解反應（實施例9至實施例12）。
請參照第2A圖及第2B圖，第2A圖之(a)及(b)分別為實施例9及實施例10之產物的 1H-NMR圖，第2B圖之(c)及(d)分別為實施例11及實施例12之產物的 1H-NMR圖。前述產物是由實施例1至實施例4的環氧固化物以1-己胺進行胺解降解後，蒸去1-己胺而得，上述胺解降解反應之反應方程式如下表七所示。
表七
由胺解降解得到的苯氧樹脂經由凝膠滲透色譜法（GPC）測量的分子量（Mn）為11210 g/mol、重量平均分子量為23570 g/mol，其與市售的苯氧基化合物（phenoxy）分子量相當，因此可以證明經胺解降解環氧固化物的方法所得之降解產物具有回收利用的可行性。
＜碳纖維複材之熱機械性質與降解後之機械性質評估＞
請參照第3圖，第3圖為實施例5至實施例8之碳纖維複材的動態熱機械分析圖。由第3圖可知，在溫度達到240°C時，碳纖維複材的彈性模式仍維持高達10 9Pa以上，顯示包含如式(I-a)所示之芳香聚酯所形成之環氧固化物的碳纖維複材具有良好的熱機械性質。
請參照第4圖，第4圖為新碳纖維以及實施例5至實施例8之碳纖維複材以1-己胺進行胺解降解後所得到的回收碳纖維的拉力測試圖。新碳纖維和回收碳纖維具有相當接近之應力－應變曲線，顯示本發明之可胺解降解的碳纖維複材經胺解降解後得到的回收碳纖維仍具有良好的機械性質。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:胺解降解環氧固化物的方法 110,120:步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為本發明之胺解降解環氧固化物的方法的步驟流程圖； 第2A圖為實施例9及實施例10之產物的 1H-NMR圖； 第2B圖為實施例11及實施例12之產物的 1H-NMR圖； 第3圖為實施例5至實施例8之碳纖維複材的動態熱機械分析圖；以及 第4圖為新碳纖維以及實施例5至實施例8之碳纖維複材以1-己胺進行胺解降解後所得到的回收碳纖維的拉力測試圖。
100:胺解降解環氧固化物的方法
110,120:步驟

Claims (10)

  1. 一種可固化的環氧樹脂組成物，其包含一環氧樹脂、一觸媒及一芳香聚酯，且該芳香聚酯具有如式(I)所示之一結構：
    Figure 110140998-A0305-02-0024-1
     其中，R1為碳數1至6的烷基、未經取代的苯基、經取代的苯基、未經取代的萘基或經取代的萘基，R2及R3分別獨立為氫原子、碳數1至6的烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數6至12的芳香基或鹵素原子，且a及b分別獨立為0至4之整數；其中，X為伸二甲基丙烷；其中，Ar為苯環、聯苯或萘環。
  2. 如請求項1所述之可固化的環氧樹脂組成物，其中該芳香聚酯具有如式(I-a)所示之一結構：
    Figure 110140998-A0305-02-0024-2
     其中，R為碳數1至6的烷基、未經取代的苯基、經取代的苯基、未經取代的萘基或經取代的萘基。
  3. 如請求項1所述之可固化的環氧樹脂組成物， 其中該觸媒選自由4-二甲基氨基吡啶、咪唑、2-甲基咪唑及2-乙基-4-甲基咪唑所組成之一群組，且該觸媒的添加量為該環氧樹脂含量的0.05重量百分比至5重量百分比。
  4. 如請求項1所述之可固化的環氧樹脂組成物，其中該環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、甲基酚醛環氧樹脂、雙環戊二烯苯酚環氧樹脂、含萘環氧樹脂、磷系環氧樹脂或其混合。
  5. 如請求項1所述之可固化的環氧樹脂組成物，其中該芳香聚酯之芳香酯基與該環氧樹脂之環氧基的當量比值為0.5至2.0。
  6. 一種環氧固化物，其係由如請求項1所述之可固化的環氧樹脂組成物進行一加熱固化反應而得。
  7. 如請求項6所述之環氧固化物，其中該環氧固化物具有如式(II)所示之一局部結構：
    Figure 110140998-A0305-02-0026-3
  8. 一種胺解降解環氧固化物的方法，包含：提供如請求項6所述之環氧固化物；以及進行一降解步驟，其係將一含胺基之化合物與該環氧固化物反應，以胺解降解該環氧固化物，並得到一苯氧樹脂；其中，該苯氧樹脂具有如式(III)所示之一結構：
    Figure 110140998-A0305-02-0026-4
     其中，R2及R3分別獨立為氫原子、碳數1至6的烷基、碳數1至6的烷氧基、碳數6至12的芳香基或鹵素原子，且a及b分別獨立為0至4之整數；其中，X為伸二甲基丙烷；其中，Y衍伸自該環氧樹脂去除環氧基後之一苯氧結構，且該環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、溴化雙酚A型環氧樹脂、長鏈脂肪族環氧樹脂、脂肪族聚醚環氧樹脂、酚醛環氧樹脂、甲基酚醛環氧樹脂、雙環戊二烯苯酚環氧樹脂、 含萘環氧樹脂、磷系環氧樹脂或其混合；其中，該含胺基之化合物具有如式(IV)所示之一結構：R4-NH2式(IV)；其中，R4為碳數1至12的烷基或碳數1至12的烷氧基。
  9. 如請求項8所述之胺解降解環氧固化物的方法，其中該環氧固化物具有如式(II)所示之一局部結構：
    Figure 110140998-A0305-02-0027-5
     其中，該苯氧樹脂具有如式(III-a)所示之一結構：
    Figure 110140998-A0305-02-0027-6
  10. 一種可胺解降解的碳纖維複材，其包含如請求項6所述之環氧固化物。
TW110140998A 2021-11-03 2021-11-03 可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材 TWI823177B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110140998A TWI823177B (zh) 2021-11-03 2021-11-03 可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110140998A TWI823177B (zh) 2021-11-03 2021-11-03 可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202319432A TW202319432A (zh) 2023-05-16
TWI823177B true TWI823177B (zh) 2023-11-21

Family

ID=87378983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110140998A TWI823177B (zh) 2021-11-03 2021-11-03 可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI823177B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5352875B2 (ja) * 2008-04-16 2013-11-27 日東電工株式会社 複屈折性フィルム、偏光板、及び画像表示装置
CN108117637A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 京瓷办公信息系统株式会社 聚芳酯树脂和电子照相感光体
US20180246402A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-30 Kyocera Document Solutions Inc. Polyarylate resin and electrophotographic photosensitive member
TW201945430A (zh) * 2018-04-26 2019-12-01 國家中山科學研究院 含雙環戊二烯結構之活性聚酯及其低介電環氧樹脂固化物

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5352875B2 (ja) * 2008-04-16 2013-11-27 日東電工株式会社 複屈折性フィルム、偏光板、及び画像表示装置
CN108117637A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 京瓷办公信息系统株式会社 聚芳酯树脂和电子照相感光体
US20180246402A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-30 Kyocera Document Solutions Inc. Polyarylate resin and electrophotographic photosensitive member
TW201945430A (zh) * 2018-04-26 2019-12-01 國家中山科學研究院 含雙環戊二烯結構之活性聚酯及其低介電環氧樹脂固化物

Also Published As

Publication number Publication date
TW202319432A (zh) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112334513B (zh) 马来酰亚胺树脂、硬化性树脂组合物及其硬化物
TWI753136B (zh) 含磷之酚化合物、含磷之環氧樹脂、其之硬化性樹脂組成物或環氧樹脂組成物及其之硬化物
CN108884212B (zh) 顺丁烯二酰亚胺树脂、硬化性树脂组成物及它的硬化物
CN114395216A (zh) 生物基超支化聚合物环氧树脂及其制备方法
EP4051726A1 (en) Curable compositions of benzoxazine and phthalonitrile resins
CN111138423B (zh) 苯并噁嗪树脂的单体、苯并噁嗪树脂及其制备方法
CN111057050B (zh) 生物基苯并噁嗪树脂的单体、苯并噁嗪树脂及其制备方法
CN110240692B (zh) 一种生物基阻燃性呋喃环氧树脂及其制备方法
CN115260425A (zh) 一种主链型生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法
CN110835402A (zh) 一种基于香草醛的低粘度生物基环氧树脂及其制备方法
TWI823177B (zh) 可固化的環氧樹脂組成物、其製備之環氧固化物、胺解降解環氧固化物的方法及可胺解降解的碳纖維複材
CN102807819B (zh) 一种用于人造革生产的涂布防粘纸用离型剂及其制备方法
TWI625346B (zh) Development of dicyclopentadiene-derived polyethers with low dielectric and flame retardancy application
JPS6155113A (ja) クレゾ−ルノボラツクエポキシ樹脂及びその製造方法
JP2019089965A (ja) フェノールカーボネート樹脂、その製造方法、樹脂ワニス、および積層板の製造方法
TWI832604B (zh) 降解環氧固化物的方法
JPH04255714A (ja) 多官能エポキシ樹脂及びその製造方法
WO2024060177A1 (zh) 降解酸酐环氧固化物的方法、其制备的多元醇以及热固性树脂
WO2022075325A1 (ja) 硬化性化合物製品
TW202413315A (zh) 降解酸酐環氧固化物的方法、其製備的多元醇以及熱固性樹脂
CN117986582A (zh) 一种生物基高韧性自修复柔性树脂及其制备方法
TW202313771A (zh) 含碳酸酯之環氧樹脂、其製備方法、其製備之環氧固化物及降解環氧固化物的方法
CN113956438A (zh) 一种具有高介电性能的生物基自修复阻燃材料的制备方法
CN116948147A (zh) 一种大豆苷元基环氧树脂材料及其制备方法
CN117800879A (zh) 降解酸酐环氧固化物的方法、其制备的多元醇以及热固性树脂