[发明专利]用于制备聚(苯并噁嗪)的方法

说明书

技术领域

本发明描述了一种使用官能烷基化剂制备聚苯并嗪的方法。

背景技术

苯并嗪及包含苯并嗪的组合物是已知的(参见例如授予Ishida等人的美国专利5,543,516和6,207,786；S.Rimdusit和H.Ishida的“基于苯并 嗪、环氧树脂和酚醛树脂的三元体系的新类别电子封装材料的开发(Development of New Class of Electronic Packaging Materials Based on Ternary Systems of Benzoxazine,Epoxy,and Phenolic Resins)”，《聚合物》(Polymer)，第41卷，第7941-7949页，2000年；以及H.Kimura等人的“由基于双酚A的苯并嗪和双唑啉制成的新热固性树脂(New Thermosetting Resin from Bisphenol A-based Benzoxazine and Bisoxazoline)”，《应用聚合物科学杂志》(J.App.Polym.Sci.)，第72卷，第1551-1558页，1999年。

美国专利7,517,925(Dershem等人)描述了苯并嗪化合物和由苯并 嗪化合物制备的热固性树脂组合物。据称该组合物可用于增加微电子封装件内的界面处的粘合力以及可用于低固化回缩和低热膨胀系数(CTE)。

美国专利7,053,138(Magendie等人)描述了在制造预浸料坯和层合物中包含苯并嗪和热塑性或热固性树脂的组合物。据称该组合物产生具有高玻璃化转变温度的防火层合树脂。

美国专利6,376,080(Gallo)描述了制备聚苯并嗪的方法，该方法包括加热包含苯并嗪和杂环二羧酸的模制组合物至足以固化该模制组合物的温度，从而形成聚苯并嗪。据称该组合物在后固化之后体积变化接近零。

美国专利6,207,786(Ishida等人)声称苯并嗪单体生成聚合物的聚合过程被认为是将嗪环转化成另一种结构(如线型聚合物或较大的杂环)的离子开环聚合反应。据认为链转移步骤限制了所得聚合物的分子量 并引起某种程度的支化。通常使用FTIR(傅立叶变换红外)分析来监测嗪环向聚合物的转化，以估计不同温度下的聚合转化率。还可使用NMR(核磁共振)谱来监测苯并嗪单体向聚合物的转化。

环氧树脂粘合剂已广泛用于结构粘合剂应用，并且满足了许多要求严格的工业应用。然而，环氧树脂具有许多明显的限制其应用的缺陷，包括受限的高温稳定性、高吸湿性、回缩和大量的聚合放热。

已提出用聚苯并嗪来克服环氧树脂的许多限制。聚苯并嗪具有较低的固化放热、较小的回缩、具有较高的热稳定性、较少的副产物，并且可易于由苯并嗪制备，而苯并嗪又易于由胺、甲醛和苯酚以高收率制备。然而，制备聚苯并嗪的现有方法需要较高的温度，并且通常产生高度交联的脆性聚合物。

降低聚合温度的努力包括添加各种酚或路易斯酸促进剂，或使苯并嗪与环氧化物或其他单体(诸如苯酚-甲醛)共聚。然而，所得聚苯并嗪-环氧树脂混合物仍保留了对环氧树脂的许多限制，从而不得不放弃其许多可贵的特性(诸如环氧树脂的韧性)。

本公开涉及包含苯并嗪化合物和官能烷基化剂的可固化组合物。可固化组合物可进行固化以制备可用于涂层、密封剂、粘合剂和许多其他应用的固化组合物。本公开还提供了包含苯并嗪化合物和官能烷基化剂的可固化组合物，该可固化组合物在固化时可用于高温结构化粘合剂应用中。本公开还提供了制备聚苯并嗪的方法，该方法包括在一定的温度下将可固化组合物加热足够的时间以实现聚合。

在一个实施例中，本公开提供了一种可聚合组合物，其包含：苯并嗪；烷基化剂；以及成膜材料、助催化剂、固化剂或它们的组合。在某些实施例中，可聚合组合物还可包含增韧剂(即，韧化剂)、环氧树脂、反应性稀释剂或它们的组合。

本公开克服了许多聚苯并嗪聚合的显著缺陷，包括降低聚合温度和减少放热。在一些实施例中，产物聚苯并嗪为具有良好热稳定性的柔性固体，故可用于许多工业应用。

如本文所用，术语“苯并嗪”包括具有特征性苯并嗪环的化合物和聚合物。在所示的苯并嗪基团中，R为单芳族胺或聚芳族胺的残基。

如本文所用，“聚苯并嗪”是指具有两个或更多个苯并嗪环的化合物。

如本文所用，“聚(苯并嗪)”是指由苯并嗪或聚苯并嗪化合物的开环聚合反应产生的聚合物。