[发明专利]一种含碳氮和偶氮结构的苯并噁嗪树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含碳氮和偶氮结构的苯并噁嗪树脂，该树脂由含碳氮和偶氮结构的苯并噁嗪单体在加热条件下发生开环聚合反应制得。制备方法如下：S1、将多聚甲醛、伯胺A、分散介质加入到反应釜中后，搅拌均匀；S2、加入羟基苯甲醛，升温至75～150℃，回流反应3～10h，冷却至室温，经碱洗和水洗后，分离出有机相，除去分散介质，得到中间体；S3、将中间体和伯胺B加入到分散介质中，升温60～150℃，回流反应4～8h，冷却，重结晶，过滤，烘干，得到含碳氮和偶氮结构的苯并噁嗪单体；S4、单体开环聚合反应得到苯并噁嗪树脂。本发明的树脂同时具有荧光活性和紫外光响应性能，可应用于荧光探针、光致变色和光学传感器件、防伪以及医用生物领域。

技术领域

本发明属于有机高分子材料技术领域，具体涉及一种含碳氮和偶氮结构的苯并噁嗪树脂及其制备方法。

背景技术

光活性材料在紫外光和可见光的照射下能产生可逆变色效应，其特殊的光学性质在光信息储存、防伪、光控开关等光电领域具有广泛的应用前景。有机光致变色材料，根据机理主要分为：(1)化学键异裂的螺吡喃、螺噁嗪等化合物；(2)化学键均裂的二芳基乙烯类；(3)质子转移互变异构的水杨醛缩苯胺类席夫碱和(4)顺反异构类的偶氮苯型化学物。有机小分子化学物，不具备加工性能和力学强度。将光致变色单元与高分子材料化学键合后，可以制备具有良好耐热性和抗疲劳性的光致变色高分子材料。光活性材料还可以作为纳米载体，用于药物的包封与光控释放等方面。根据这类材料的性能特点，光活性材料通常又称为光致变色材料。所谓的光致变色是指，一种化合物A，在一定波长的光照下，其结构发生改变而生产另一种具有不同吸收光谱的化学物B。当在其它波长的光照下，产物B又恢复至产物A的结构。在这一过程中，不仅存在光谱变化，也会引起光、电、磁以及机械能的改变。通过对光致变色化合物进行修饰或结构设计，可以开发新材料，并拓展该类材料潜在的应用价值。偶氮类化合物经紫外光照射后，其结构由顺式变为反式，在可见光或加热条件下又会变为原来的结构。利用偶氮化合物在反式结构状态时表现出来更高极性的特点，可用来制备可控制的疏水表面，基于多肽、壳聚糖、环糊精等偶氮类化合物可制备水凝胶和超分子等体系。

近年来，荧光化学传感器的研究发展备受青睐。荧光因其检测灵敏度高、选择性好、信号易于远程数字传输，尤其是可实现现场成像分析的优点，成为重要的检测技术之一。随着超分子科学的快速发展，一些新的传感机制被应用到荧光传感器的设计当中。其中，碳氮(C＝N)异构化作为一种新型的传感机制，已经被广泛应用于荧光化学传感器分子的设计之中。对于荧光分子，分子在激发态的非辐射跃迁程度会影响分子的荧光发光情况。例如，结构较刚性的分子基团会有利于分子的辐射跃迁而较柔性的分子基团则会促进其非辐射跃迁的程度。当分子中存在双键时，双键的异构化也会导致其非辐射跃迁。而且，分子内基团围绕单键旋转也是重要的非辐射跃迁途径。因此，如果通过改变分子的几何构型，从而改变其非辐射跃迁程度，就能使得其荧光行为发生改变。如果一个特定的被分析物能够引起这种分子的构型的变化，从而导致其荧光行为的改变，那么就可以实现对这种特定的被分析物的检测。

树脂材料的精细化、多功能化和高性能化是科技和社会发展需求的必然。苯并噁嗪树脂是近三十年来为数不多的成功实现产业化的高性能热固性树脂新品种，其灵活的分子设计性、低成本及独特的性能优势，使其在高性能化及功能改性方面受到关注。苯并噁嗪树脂在很多应用领域可替代并超越传统的热固性树脂，为功能型苯并噁嗪树脂的应用和推广奠定基础。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有苯并噁嗪树脂存在的功能单一，应用范围及应用领域受到限制等不足，提供了一种具有荧光活性和紫外光响应能力的苯并噁嗪树脂，即含碳氮C＝N和偶氮N＝N结构的苯并噁嗪树脂。

本发明的另一个目的是提供一种含碳氮和偶氮结构的苯并噁嗪树脂的制备方法。