[发明专利]一种具有紫外吸收功能的新型苯并噁嗪树脂及其一步法制备方法

说明书

本发明应用于热固性树脂领域，具体提供一种具有紫外吸收功能新型苯并噁嗪树脂及其一步法制备方法。其制备方法是以含苯甲酮结构酚类衍生物、伯胺类化合物和多聚甲醛为原料，制备得到苯并噁嗪单体，固化后得到具有紫外吸收官能团的苯并噁嗪树脂，与传统苯并噁嗪相比增加了苯并噁嗪树脂的紫外吸收活性，可作为涂覆材料或树脂基体材料制备复合材料。与现有的紫外吸收苯并噁嗪相比，本发明的优点是合成工艺简单，无需惰性气体保护，反应条件温和，产品纯度高。

技术领域

本发明属于热固性树脂领域，涉及一种新型苯并噁嗪树脂与合成及应用，具体而言是一种具有紫外吸收防护功能的新型苯并噁嗪和合成及其应用。本发明所述新型苯并噁嗪树脂主要用于复合材料树脂基体。

背景技术

苯并噁嗪树脂是一种热固性树脂。单体经过加热或催化剂作用下可开环发生化学交联生成聚苯并噁嗪。苯并噁嗪不仅具有良好的热固性和机械性能，还有其他热固性树脂不具备的优点。如：固化时没有小分子放出，产物粘度低，体积零收缩，固化无需加入强酸强碱催化，吸湿性低，高阻燃性，低介电性，高残炭率，极好的分子设计灵活性等特点，因此聚苯并噁嗪应用广泛，尤其是在建筑、航空航天以及汽车工业。

苯并噁嗪树脂制备的方法是将伯胺类、酚类和多聚甲醛按一定比例称量，混合均匀，采用溶剂法或无溶剂法在加热条件下反应，得到苯并噁嗪树脂。

本发明使用苯甲酮结构酚类化合物作为酚源，发展了一种具有紫外吸收功能的新型苯并噁嗪及其一步法制备方法。与传统的苯并噁嗪不同，本发明采用的苯甲酮结构的酚类化合物，代替传统的苯酚类化合物，由于苯并噁嗪单体固化后能够重新释放羟基，羟基能够和苯甲酮结构形成生成分子内羟基，构成了一个螯合环。它能吸收紫外光的能量并以热能的形式释放出来。此外，本发明采用一步法合成具有紫外涂覆功能的新型苯并噁嗪，反应条件更加温和，简化合成反应流程，反应周期更短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有紫外吸收功能新型苯并噁嗪树脂及其一步法制备方法与应用

本发明的技术方案如下：

一种具有紫外吸收功能的新型苯并噁嗪树脂，苯甲酮分子上的羟基与胺反应生成苯并噁嗪单体的噁嗪环，而在加热固化后重新释放出羟基，形成苯并噁嗪树脂聚合物；分子中的苯甲酮结构上的羰基与羟基生成分子内羟基，构成了一个螯合环。它在吸收了紫外线光能量后，发生分子的热振动，内在氢键破坏，螯合环打开，把紫外光的能量变成热能释放出来，另外分子中的羰基会被吸收的紫外光能量所激发，产生互变异构现象，生成烯醇式结构，这也消耗了一部分能量，最终提高了苯并噁嗪树脂的紫外吸收活性。

苯并噁嗪树脂的单体结构如下：

苯并噁嗪树脂的固化物结构如下：

进一步，其中R₁是合成苯丙噁嗪时使用的含苯甲酮结构酚类化合物上的取代基，如羟基或烷基链；R₂是合成苯并噁嗪时使用的胺类化合物上的取代基，如呋喃环或烷基链，所述烷基链优选十八烷基。R₁和R₂用来调整化合物的熔点和固化温度，用以不同的使用场合，烷基链的长短影响其余其他聚合物材料的相容性。

进一步，酚羟基直接连在苯甲酮结构的苯环上，其中含苯甲酮结构的酚类衍生物可以为单羟基也可以为多羟基。

本发明还提供一种具有紫外吸收功能的新型苯并噁嗪树脂的制备方法，以含苯甲酮结构的酚类化合物、伯胺类化合物和多聚甲醛为原料，反应制备具有紫外吸收活性的苯并噁嗪树脂，化学反应方程式如下：

其中，含苯甲酮结构的酚类化合物结构如下：