[发明专利]一种基于山奈酚生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法

说明书

本发明属于热固性树脂技术领域，涉及一种基于山奈酚生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法，具体为单分子中含有两个未反应羟基的苯并噁嗪及其制备方法。将山奈酚、胺类化合物、多聚甲醛混合加入圆底烧瓶中，加入适量有机溶剂，反应结束后过滤除去沉淀，将滤液用去离子水洗涤，之后旋蒸，烘干，得生物基苯并噁嗪树脂。本发明的优点是使用生物基山奈酚作为苯并噁嗪树脂的酚源，合成的苯并噁嗪具有氢键保护的未反应的酚羟基，在较低温度下醇羟基可削弱酚羟基所在的分子内氢键，实现游离出氢离子低温催化苯并噁嗪的开环固化，有效降低树脂的固化温度，固化后的苯并噁嗪树脂由于富含氢键而具有非常优异的热、力学性能，合成过程易于实施，适于规模化生产。

技术领域

本发明属于热固性树脂技术领域，尤其涉及一种基于山奈酚生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法。

背景技术

聚苯并噁嗪是一种新型的高性能热固性树脂。其前驱体苯并噁嗪通常是由酚类化合物、伯胺类化合物和甲醛(多聚甲醛)通过Mannich缩合反应得到的。在加热和/或催化剂的作用下，苯并噁嗪发生开环聚合，生成类似酚醛树脂的三维网状结构——聚苯并噁嗪。所得聚苯并噁嗪树脂一般具有低可燃性、低介电常数、高热稳定性、优异的热力学性能以及低表面能等优异的性能，因此在建筑、电子、航空航天等领域具有广泛的发展前景。

随着绿色化学的兴起以及人们在环保意识上的形态转变，传统有机化学的研究前景已然受限，研究者们不得不将目光投向储量巨大的生物基原料。而对于苯并噁嗪而言，绿色化学的兴起或许是个快速发展的契机。相较于石油基原材料的官能团单一化、储量有限，生物基材料则展现出了复杂且多元的官能体系且可持续供给，这些官能化结构及可再生优势是石油基原料所不具备的。此外，值得注意的是，目前关于生物基苯并噁嗪的报道都较为单一，以单噁嗪环或加以局部修饰为主，在力学、耐烧蚀及耐候性上略显不足；而有关生物基多官能化苯并噁嗪的系统性研究，鲜少有人报道。

基于上述问题，本发明设计了一种山奈酚生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法。以山奈酚为酚源，合成同时含酚羟基与醇羟基的双官能苯并噁嗪单体，单体中受氢键保护的酚羟基可以在室温下失去活性，确保树脂的可储存性。而分子结构中另一醇羟基可削弱分子内氢键强度，使得酚羟基在较低温度下激发催化活性，从而显著降低树脂的聚合温度。此外，合成的苯并噁嗪树脂中丰富的分子间氢键的存在可以使得树脂具有更高的热稳定性和力学性能。这种新型生物基苯并噁嗪树脂的开发对于可持续发展的新材料具有重要意义。

发明内容

鉴于目前苯并噁嗪树脂存在的一些问题以及生物基高性能树脂的研究现状，本发明以生物基山奈酚为酚源，合成一种具有易储存且低温固化特征的苯并噁嗪树脂。这一类树脂因为氢键的存在具有很低的固化温度，固化完全的苯并噁嗪树脂还具有非常优异的热稳定性和力学性能。

本发明的目的在于通过制备山奈酚生物基苯并噁嗪树脂，大幅降低苯并噁嗪树脂的固化温度的同时热性能和力学性能也能得到提升，提供一种以生物基山奈酚为酚源的苯并噁嗪及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的目的之一是提供一种山奈酚生物基苯并噁嗪树脂，其分子化学结构式如下所示：

其中，为以下结构之一：

本发明的目的之二是提供一种以山奈酚为酚源的生物基苯并噁嗪树脂的制备方法。

以山奈酚、胺类化合物、多聚甲醛为原料，制备苯并噁嗪，化学反应方程式如下：

所述胺类化合物结构式为R-NH₂，为以下结构之一：

具体包括以下步骤：