[发明专利]一种含有氰基的热固性树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热固性树脂及其制造方法，尤其涉及一种含有氰基的热固性树脂及其制备方法。

背景技术

苯并噁嗪树脂是近年来出现的一类热固性树脂，通过加热或催化剂催化，噁嗪单体开环缩聚形成结构类似于酚醛的树脂；反应期间无小分子释放，聚合后形成的网状结构致密，吸水率低，体积收缩近似于零，综合性能优于酚醛树脂、环氧树脂和马来酰亚胺等树脂，其主要应用方面是耐烧蚀材料、航空航天材料、医用材料以及电子材料等领域。苯并噁嗪具有灵活的分子设计性，使得它具有广阔的应用开发空间。

传统的苯并噁嗪树脂在制备过程中往往会产生低聚物副产物，而该低聚物中的酚羟基会导致苯并噁嗪环开环固化，导致树脂不易存储，保质期较短。而如果通过提纯处理得到高纯度的苯并噁嗪树脂，不仅会提高制备过程的生产成本，还会带来树脂固化温度较高的缺陷。苯并噁嗪树脂改性的一种重要的方法是在噁嗪结构中引入新的功能化基团。

中国专利申请《芳香二胺型含氰基苯并噁嗪树脂及其制备方法》(公开号CN102516537B)公开了一种含氰基的苯并噁嗪树脂制备工艺，采用三步法，第一步制备二硝基化合物，该步骤须使用较高温度(140-145度)；第二步是对硝基进行还原制备二胺化合物，反应过程需用到催化剂，反应复杂，易带来环境问题，通过第三步合成才能制备噁嗪树脂，总体而言步骤复杂，成本高且不环保，并且制备的产品产率不高。

有鉴于上述现有的苯并噁嗪单体存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种含有氰基的热固性树脂及其制备方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明提供了一种含有氰基的热固性树脂及其制备方法，提高苯并噁嗪树脂的产率。

本发明是采用如下方案实现的：

本发明提出的含有氰基的苯并噁嗪树脂，具有如下的分子结构式，

作为优选的，含有氰基的苯并噁嗪树脂，固化峰值温度为185-203℃。

作为优选的，含有氰基的苯并噁嗪树脂，800℃时，树脂的残碳率为73.2-79.8％。

含有氰基的苯并噁嗪树脂的制备方法，包括如下的操作步骤：

步骤一，以双酚F、间氰基苯胺和多聚甲醛以无溶剂法合成苯并噁嗪，其反应式如下所示：

步骤二，以步骤一中所得的苯并噁嗪溶于N-甲基吡咯烷酮，与4-硝基邻苯二甲腈反应，反应式如下所示：

步骤三，将步骤二中所得固体升温至200-240℃固化，得到目标产物。

作为优选的，含有氰基的苯并噁嗪树脂的制备方法，所述步骤一中双酚F，间氰基苯胺和多聚甲醛的摩尔比为1：2：4-4.8。

作为优选的，含有氰基的苯并噁嗪树脂的制备方法，所述步骤一反应在无溶剂的条件下进行，反应温度为80-120℃，反应时间为0.5-6h。

作为优选的，含有氰基的苯并噁嗪树脂的制备方法，所述步骤二中苯并噁嗪，4-硝基邻苯二甲腈和碳酸钾的摩尔比为1：1.0-2.0：1.0-3.0。

作为优选的，含有氰基的苯并噁嗪树脂的制备方法，所述步骤二中使用无水碳酸钾，溶剂用分子筛除水。

作为优选的，含有氰基的苯并噁嗪树脂的制备方法，所述步骤二反应在室温下及氮气氛围下进行，反应8-36h；然后将反应液倒入去离子水中，将析出的沉淀水洗，干燥，即得到步骤二的目标产物。

本发明的有益功效在于：

采用本发明的方法制备的含氰基的苯并噁嗪单体，第一步无溶剂法合成苯并噁嗪单体，由于无产物流失，且反应很容易进行，反应程度非常高，几乎可以得到同等物质的量的苯并噁嗪，第二步反应同样易于进行，将反应后的滤液倒入水中即可析出绝大部分沉淀，过滤后的混合溶液还可以通过蒸馏将水与N-甲基吡咯烷酮分离开，从而循环使用。以此方法生产的苯并噁嗪不仅性能优秀，其产率更是高达88％以上。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体操作步骤：

含有氰基的苯并噁嗪树脂的制备方法，步骤一中，将双酚F，间氰基苯胺，多聚甲醛按摩尔比混合，加入到烧瓶中，在油浴锅内搅拌和反应，温度从室温缓慢升高后进行反应。