[发明专利]一种酚酞烯丙胺型苯并噁嗪/聚氨酯共混树脂的制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种新型改性树脂的制备，具体地说一种酚酞烯丙胺型苯并噁嗪/聚氨酯共混树脂的制备方法。

二、背景技术

苯并噁嗪树脂是一种新型的热固性树脂，一般由酚、胺和多聚甲醛合成而得，是氧、氮原子构成的六元杂环体系，最初是由Holly和Cope在研究Mannich反应中发现。苯并噁嗪树脂具有以下特点：（1）熔融粘度相对较低，成型加工方便；（2）在聚合时没有小分子放出，在制品方面孔隙率低；（3）在聚合时收缩很小，近似零收缩，制品的精度可以保证；（4）在固化时不需要强酸做催化剂；（5）聚合物在机械性能、电气性能方面优良；（6）具有灵活的分子设计性。因此苯并噁嗪树脂在航空航天、电子、汽车等工业领域的应用受到越来越广泛的重视。

由于自身分子结构的一些特点，致使苯并噁嗪树脂有一定的缺点，如密度交联后低，从而树脂的高温性能受到了影响，在一定程度上阻碍了苯并噁嗪树脂的应用和发展。

为改善苯并噁嗪树脂的性能，主要采用以下几种方法：（1）利用分子的特点，设计性强，采用酚源或胺源的不同，合成出不同结构的苯并噁嗪树脂；（2）无机纳米粒子改性，通过将第二组分适当的引入，使其均匀地分散在苯并噁嗪树脂基体中，以达到改善树脂热性能的目的；（3）共混或共聚改性，将其他热固性树脂预聚体或热塑性的树脂与苯并噁嗪共混，来改善苯并噁嗪树脂的性能；（4）制备新型的苯并噁嗪树脂。

聚氨酯是指在高分子主链上含有许多重复-NH-COO-基团的一类高分子化合物的统称。一般聚氨酯体系由二元或多元有机异氰酸酯与多元醇化合物，如聚醚多元醇或聚酯多元醇等相互作用而得。聚氨酯具有优异的力学性能、机械性能、优异的耐磨性、耐溶剂性、撕裂强度高、耐生物老化性能等优点，而且以-NCO封端的聚氨酯预聚体可以在固化过程中与苯并噁嗪开环后形成的酚-OH反应，从而进一步增加了苯并噁嗪的交联密度，对苯并噁嗪的热性能也有一定的改善。

关于用聚氨酯预聚体改性苯并噁嗪性能也有一定的报道。Tsutomu Takeichi等(Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, 2000,38:4165–4176 )利用TDI型聚氨酯预聚体对双酚A苯胺型苯并噁嗪（3,4-二氢-3-苯基-1,3-苯并噁嗪）树脂进行了改性，然后把两者的混合树脂制成薄膜，对其热性能进行了研究；Sadegh Jamshidi等(Polym. Adv. Technol. 2011, 22:1502–1512)制备了TDI型聚氨酯预聚体和双酚A苯胺型苯并噁嗪（3,4-二氢-3-苯基-1,3-苯并噁嗪）共混物，并且对不同比例预聚体和苯并噁嗪的共混物的热性能、抗溶剂性及电性能等性能进行了研究。但是由于其使用的双酚A苯胺型苯并噁嗪树脂的交联密度不够大，且双酚A型树脂的结构热稳定性较差，造成混合树脂的分解温度较低，大约在200℃左右。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种酚酞烯丙胺型苯并噁嗪/聚氨酯共混树脂的制备方法，所要解决的技术问题是遴选合适的苯并噁嗪结构并以聚氨酯预聚体进行共混改性，以提高苯并噁嗪树脂的交联度和热性能，改善其脆性的缺点。

本发明首先利用溶剂法合成出酚酞烯丙胺型苯并噁嗪，然后合成出以苯酚封端-NCO的聚氨酯预聚体，把两者溶于丙酮中，进行充分搅拌使两者分散均匀，真空干燥处理，然后进行程序固化即可获得共混树脂。

    本发明酚酞烯丙胺型苯并噁嗪/聚氨酯共混树脂的制备方法，包括苯并噁嗪的制备、聚氨酯预聚体的制备、共混和固化各单元过程：

所述苯并噁嗪的制备是在冰浴条件下向反应器中加入多聚甲醛、烯丙胺（又称3-氨基丙烯）和溶剂，搅拌反应2小时后再加入酚酞，升温至回流温度继续反应8小时；反应结束后旋蒸除去溶剂，真空干燥得到粗产物，将粗产物溶于三氯甲烷中，依次经2mol·L^-1 NaOH和蒸馏水洗涤，旋蒸并干燥后得到酚酞烯丙胺型苯并噁嗪，其中酚酞、烯丙胺和多聚甲醛的摩尔比为1：（2-2.4）：（4-4.8）；合成路线如下：

所述聚氨酯预聚体的制备是在氮气保护下向反应器中加入聚醚二元醇和溶剂丙酮，随后滴加二异氰酸酯，于80℃反应2小时后加入苯酚封端，继续反应1小时，真空干燥后得到聚氨酯预聚体，其中二异氰酸酯、聚醚二元醇和苯酚的摩尔比为2:1:2；

所述共混是将所述酚酞烯丙胺型苯并噁嗪和所述聚氨酯预聚体按质量比(9-5):(1-5)的比例混合并溶于丙酮中，搅拌分散均匀后真空干燥，固化后得到共混树脂。