[发明专利]四酚芴基苯并噁嗪及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种有机高分子材料。具体地说是一种四酚芴基苯并噁嗪单体。本发明也涉及一种四酚芴基苯并噁嗪的制备方法。

背景技术

苯并噁嗪树脂是近年来发展起来的一类新型酚醛树脂，它保持了传统酚醛树脂的耐高温特性、阻燃性能、良好的电性能和力学性能，同时又克服了其脆性大、固化有小分子释放、强酸催化腐蚀设备以及污染环境等缺点，此外还具有低吸水性、较低的介电常数、有高的玻璃化转变温度和热稳定性，固化过程体积近似零收缩以及良好的机械性能、电气性能、阻燃性能和高的残碳率，因而在先进复合材料基体树脂、耐烧蚀树脂、电子产品密封材料、绝缘材料等方面应用较广。

由于苯并噁嗪分子的设计性很强，通过使用各种结构的酚类与胺类化合物组合，可得到性能各异的功能性高分子材料，其中含芴基的苯并噁嗪由于其独特优异的性能而备受学者青睐，由于芴基骨架具有较高的刚性，抑制了聚合物链段的内旋转和热运动，因而芴基聚苯并噁嗪的热分解温度、残炭率和T_g显著提高。王军等人就以双酚芴、伯胺和甲醛为原料，采用混合溶剂法合成了芳香胺基芴基苯并噁嗪，其聚合物的初始热分解温度T₁₀达到了375℃，800℃残炭率达到52.1%；饱和脂肪胺基芴基聚苯并噁嗪的初始分解温度T₁₀达到了351℃，800℃残炭率达到36.3%。此外，学者还就不同官能度的芴基苯并噁嗪进行了研究，YING-LINGLIU等人合成出了含有呋喃基团的芴基苯并噁嗪，其聚合物的初始热分解温度T₁₀达到了384℃，900℃残炭率达到了56%。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有较高玻璃化转变温度、良好的耐热性能的四酚型芴基苯并噁嗪。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的四酚芴基苯并噁嗪具有如下结构：

式中：R为—H、—CH₃或—OCH₃；R₁为芳基或烷基。

本发明的四酚芴基苯并噁嗪是按照以下方式制备的：在装有搅拌器、冷凝管、温度计的容器中，加入37%甲醛水溶液、伯胺和有机溶剂，其中伯胺和甲醛物质的量比为1:2～2.2，温度控制在0～5℃，反应15～60min后加入四酚芴化合物，伯胺与四酚芴的物质的量比为4～4.2:1，在80～120℃温度下反应5～9h，冷却至室温，加水，减压过滤，再将所得固体物质溶于有机溶剂，加入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液进行碱洗，再用去离子水洗涤，分离，有机层加入无水硫酸钠，静置8～24小时，过滤，滤液经旋转蒸发去除有机溶剂，真空干燥，即得到新型四酚芴基苯并噁嗪。

所述的伯胺为C₁～C₈的芳香胺或脂肪胺，具体为苯胺、邻甲苯胺、正丁胺、叔丁胺、异丁胺、仲丁胺、环己胺、正辛胺或烯丙胺中的一种；

所述的有机溶剂为二氧六环、甲苯或二甲苯中的一种。

本发明的多官能度新型苯并噁嗪单体结构表征利用红外光谱(Spotlight 100，美国PE公司)和核磁共振谱仪(AVANCE-500，瑞士Bruker)，红外光谱测试采用溴化钾压片法和薄膜法，样品扫描4次，分辨率4cm^-1，扫描范围到4000～500cm^-1，核磁共振氢谱是以四甲基硅烷(TMS)作内标，氘代氯仿(CDCl₃)作溶剂。聚合物性能测试采用差示扫描量热仪(DSC，美国TA公司)、热重分析仪(TGA，美国TA公司)。

发明以四酚芴、伯胺和甲醛溶液为原料，采用二步法合成了一类新型四酚芴基苯并噁嗪单体；本发明所产生的新型四酚芴基苯并噁嗪聚合后具有较高的交联密度、较高的热分解温度、较高的残炭率，加上苯环数量的增多，使聚合物的玻璃化转变温度、耐热性能有了很大提高，使得本类苯并噁嗪可用于先进复合材料基体树脂、电子封装材料、绝缘材料以及手性体分离材料等众多领域。

本发明合成的新型四酚芴基苯并噁嗪树脂，由于芴结构的引入，可提高分子链的刚性，使树脂的玻璃化转变温度提高，又因苯环及噁嗪环数量的增加，增大了分子固化的交联密度，使得树脂的热分解温度等热性能显著提高。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是，本发明实施例只用于对本发明进行进一步说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。