[发明专利]一种具光引发性能的苯并噁嗪化合物、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于化学材料制备技术领域，具体涉及一种具光引发性能的苯并噁嗪化合物、制备方法及其应用。

背景技术

聚苯并噁嗪树脂作为一种新型酚醛树脂，固化完全后，玻璃化转变温度（Tg）在150℃以上；其不仅具有优异的耐热性和阻燃性，而且克服了传统酚醛树脂在成形固化过程中释放小分子的缺点，在制备高性能材料方面已引起研究者的广泛关注。在对这类新型热固性树脂的研究中发现，单官能度的苯并噁嗪在开环聚合时存在链转移反应，所得聚合物的分子量低，限制了其应用范围；而双官能度(如双酚A型)的苯并噁嗪尽管可用作高性能材料，但由于分子结构自身的特点，致使苯并噁嗪聚合物有交联密度低、性脆和韧性较差等缺点。

聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体是是SBCs中产量最大（占70%以上）、成本最低、应用较广的一个品种，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似，SBS可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。但是由于分子中孤立双键的存在，会存在老化等缺点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具光引发性能的苯并噁嗪化合物、制备方法及其应用，其通过简单方法得到具有光引发性能的苯并噁嗪化合物，并将其应用于制备聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯并噁嗪复合材料，得到的复合材料，具有优良力学性能，且回弹性较好。

本发明提供一种具光引发性能的苯并噁嗪化合物，具有以下通式，

其中R为任意的烷基、环烷基、芳香基、硅烷基或者烷氧基；或者为含以上基团的C₁-C₂₀烷基、羟基或卤素（F、Cl、Br、I）取代物的组合；优选R为任意的烷基或环烷基。

本发明还提供一种具光引发性能的苯并噁嗪化合物的制备方法，具体步骤如下：

将4,4-二羟基二苯甲酮、氨基化合物和甲醛溶解在有机溶剂中，在惰性气体保护下60-180℃反应5-40h，反应产物去除有机溶剂后，碱洗水洗，得到具有光引发性能的含有二苯甲酮结构的苯并噁嗪化合物，其中4,4-二羟基二苯甲酮、氨基化合物和甲醛的摩尔比为1:（1.9-2.1）:（3.95-4.05）。

上述氨基化合物的分子式用RNH₂表示，其中R为任意的烷基、环烷基、芳香基、硅烷基或者烷氧基；或者为含以上基团的C₁-C₂₀烷基、羟基或卤素（F、Cl、Br、I）取代物的组合。

上述有机溶剂为醇类、氯仿、二氯甲烷、1，4-二氧六环、二甲基亚砜、N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、N-甲基-吡咯烷酮、甲苯或二甲苯中的任一种。

本发明制备具光引发性能的苯并噁嗪化合物的反应方程式如下所示：

本发明所得的苯并噁嗪化合物分子上同时含有光引发结构和共引发叔胺结构，有利于两者之间的能量转移，提高了光引发效率，同时长链烷氧基的引入与许多溶剂和单体都有很好的相容性，而且迁移率低，毒性小，环境兼容性好。

由于苯并噁嗪化合物不仅与聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯相容性较好；同时其可以热开环聚合，并且由于二苯甲酮结构存在，其可以在紫外光的条件下，引发双键聚合。因此本发明还提供一种具光引发性能的苯并噁嗪化合物于制备聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯并噁嗪复合材料方面的应用。应用方法具体如下：将聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯并噁嗪溶解在溶剂中，搅拌均匀后在紫外光下成膜，之后再将该膜置于100-200℃温度下，进行热处理，使苯并噁嗪进行开环聚合，形成第二层网络；得到聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和苯并噁嗪复合材料，复合材料中苯并噁嗪的质量分数为2-20%。

上述应用方法中，所使用的溶剂为醇类、四氢呋喃、氯仿、1，4-二氧六环、二甲基亚砜、N,N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺或N-甲基-吡咯烷酮中任一种。

上述制备过程利用苯并噁嗪分子上的二苯甲酮结构引发聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯中的丁二烯部分中的孤立双键聚合的同时，将苯并噁嗪小分子接枝到聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯分子链上，之后再进行高温处理，利用苯并噁嗪加热开环聚合的特点，形成线性聚合物，在复合材料体系中形成双网络结构。

本发明的有益效果在于：具有光引发性能的苯并噁嗪化合物的制备方法简单，原料易得、成本较低。进一步将其应用于制备得到的复合材料，具有良好的力学性能。

附图说明