[发明专利]一种含异山梨醇结构生物基邻苯二甲腈树脂的制备方法

说明书

本发明涉及一种含异山梨醇结构生物基邻苯二甲腈树脂的制备方法，该方法利用异山梨醇为原料，在极性溶剂中，以无水碳酸钾为催化剂，与4‑硝基邻苯二甲腈合成了含异山梨醇结构的邻苯二甲腈，该产品可作为单体制备邻苯二甲腈树脂。该种邻苯二甲腈单体具有柔性较大的脂肪杂环，可以降低单体的熔点，同时由于异山梨醇来源于可再生的生物质，符合环保和可持续发展的要求。在相同的程序升温固化条件下，含异山梨醇结构的邻苯二甲腈树脂IS‑Ph Resin在氮气氛围下热分解温度T_5％可达550℃，800℃下的残炭率为83％，显示出了比石油基联苯二酚型邻苯二甲腈树脂BP‑Ph Resin更加优异的热性能。

技术领域

本发明属新型耐高温高分子材料制备领域，涉及一种含异山梨醇结构生物基邻苯二甲腈树脂的制备方法。

背景技术

邻苯二甲腈树脂是分子链端含邻苯二甲腈结构的一类高性能热固性树脂的总称，其具有优异的热稳定性、耐化学品性、耐辐照性、阻燃自熄、突出的光学性能和电学性能，在高温下依然保持优异的综合性能，在航天航空、汽车、电子、机械等高新技术领域具有广阔的应用前景。

美国海军实验室的Keller课题组从20世纪70年代末开始，就一直致力于邻苯二甲腈树脂的合成与固化方法的研究。他们通过改变单体结构，采用梯度升温、常压固化，得到了一系列吸水率低、耐热性能和机械性能优异的邻苯二甲腈树脂。随后他们还对芳香二胺固化剂的选用、固化反应机理和固化工艺做了详细的研究，极大地推动了邻苯二甲腈树脂的发展[Keller T M,Griffith J R.The synthesis of highly fluorinatedphthalonitrile resins and cure studies[J].Journal of Fluorine Chemistry,1979,13:315-324；Keller T M.Phthalonitrile-based high-temperature resin[J].Journalof Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,1988,26:3199-3212；Laskoski M,NealA,Keller T M,Dominguez D,Klug C A,Saab A P.Improved synthesis of oligomericphthalonitriles and studies designed for low temperature cure[J].Journal ofPolymer Science:Part A:Polymer Chemistry,2014,52:1662-1668.]。

进入21世纪以来，邻苯二甲腈树脂的研究进入了蓬勃发展的阶段，在Keller等人发展的固化方法基础上，我国的研究方向主要朝着结构、加工手段和功能多样化发展。在此期间，国内中国科学院北京化学研究所、四川大学、电子科技大学、吉林大学、河北工业大学、大连理工大学等科研院所也先后开始了邻苯二甲腈树脂的研制工作，路线各异，各有进展[Zhou H,Badashah A,Luo Z H,Liu F,Zhao T.Preparation and property comparisonof ortho,meta,and para autocatalytic phthalonitrile compounds with aminogroup[J].Polymer Advanced Technology,2011,22:1459-1465；Zuo F,Liu XB.Synthesis and curing behavior of a novel benzoxazine-basedbisphthalonitrile monomer[J].Journal of Applied Polymer Science,2010,117:1469-1475；Zong L S,Liu C,Zhang S H,Wang J Y,Jian X G.Enhanced thermalproperties of phthalonitrile networks by cooperating phenyl-s-triazinemoieties in backbones[J].Polymer,2015,77:177-188.]。