[发明专利]一种含双键的苯并噁嗪化合物、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于化学材料制备技术领域，具体涉及一种含双键的苯并噁嗪化合物、制备方法及其应用。

背景技术

聚苯并噁嗪树脂是一种新型酚醛树脂，固化完全后，玻璃化转变温度（Tg）在150℃以上；具有优异的耐热性和阻燃性，与传统酚醛树脂相比，克服了在成形固化过程中释放小分子的缺点，在制备高性能材料方面已引起了广泛关注，并已在工业上有所应用。但在对这类新型热固性树脂的研究中发现，对于单官能度的苯并噁嗪，其在开环聚合时由于存在链转移反应，使得聚合物的分子量低，对其应用范围有了很大限制；而双官能度(如双酚A型)的苯并噁嗪，虽然有些可用作高性能材料，但由于其分子结构特点，致使有部分的苯并噁嗪聚合物存在交联密度低、韧性较差和材料较脆，易断裂等缺点。

聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯是一种应用较为广泛的热塑性弹性体，其是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，由于PB相的物理交联，它同时具有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。它可以和水、弱酸和碱等接触，不会被损害。同时该材料具有拉伸强度优良，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良和加工性能好等特点，是目前消费量最大的热塑性弹性体。但是由于它的分子中存在孤立双键，因此还存在易老化等缺点，且强度仍有待提高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含双键的苯并噁嗪化合物、制备方法及其应用，其通过巯基-烯点击反应，在多巯基化合物参与反应的条件下，将其引入到聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯中，得到的复合材料，具有优良力学性能，且回弹性较好。

本发明提供的一种含双键的苯并噁嗪化合物，具有以下通式，

其中：R为任意的烷基、环烷基、芳香基、硅烷基或烷氧基；或者为以上基团的C₁-C₂₀烷基、羟基或卤素（F、Cl、Br、I）取代物的组合。

本发明还提供一种含双键的苯并噁嗪化合物的制备方法，具体步骤如下：

将2-烯丙基苯酚、氨基化合物和甲醛溶解在有机溶剂中，在惰性气体保护下60-180℃反应5-40h，反应产物去除有机溶剂后，碱洗、水洗，得到含有双键的苯并噁嗪化合物，其中2-烯丙基苯酚、氨基化合物和甲醛的摩尔比为1:（1.9-2.1）:（3.95-4.05）。

上述氨基化合物的分子式用RNH₂表示，其中R为任意的烷基、环烷基、芳香基、硅烷基或者烷氧基；或者为含以上基团的C₁-C₂₀烷基、羟基或卤素（F、Cl、Br、I）取代物的组合。

上述有机溶剂为醇类、氯仿、N-甲基-吡咯烷酮、1，4-二氧六环、N,N’-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N,N’-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、甲苯或二甲苯中的任一种。

本发明制备含双键的苯并噁嗪化合物的反应方程式如下所示：

本发明所得的苯并噁嗪化合物分子上同时含有双键结构，可用于紫外光诱导巯基-烯点击反应进行化学交联，同时长链烷氧基的引入，使得其与许多溶剂和单体有很好的相容性，而且迁移率低，毒性小，环境兼容性好。

本发明中，苯并噁嗪化合物与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯相容性较好；由于双键结构存在，其可以在紫外光光照条件下，在光引发剂的作用下，与多巯基化合物发生点击反应。再利用分子上剩余巯基与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯进行接枝，这样制得光交联且含有苯并噁嗪结构的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯复合材料。由于苯并噁嗪结构在高温下可以开环，因此可对所获得的材料进行二次交联，使力学性能得到进一步提高。因此本发明还提供一种含双键的苯并噁嗪化合物于制备聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯并噁嗪复合材料方面的应用。

应用方法具体如下：将含双键的苯并噁嗪化合物首先与多巯基化合物，在紫外光照条件下，进行巯基-烯点击反应，控制巯基与双键的数量，部分巯基与含双键苯并噁嗪反应，部分剩余。其中巯基与双键的摩尔比为n:(n-1),其中n取大于1的整数；再将制得的含有巯基的苯并噁嗪化合物与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯溶解在溶剂中，在紫外光下成膜，并将膜置于100-200℃温度下进行热处理；得到聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯并噁嗪复合材料，其中含有苯并噁嗪的巯基化合物质量分数为0.02-10%。

上述应用方法中，所述光引发剂为自由基光引发剂或者阳离子型光引发剂。