[发明专利]苯并噁嗪树脂的单体、苯并噁嗪树脂及其制备方法

说明书

一种苯并噁嗪树脂的单体、苯并噁嗪树脂及其制备方法，该苯并噁嗪树脂的结构式如下式(II)所示；本发明的苯并噁嗪树脂是分别采用对香豆酸和糠胺为酚源和胺源。PRA分子具有与苯酚相类似的酚羟基结构，所以PRA作为生物基来源的聚合物单体，完全有可能代替苯酚或双酚A用于苯并噁嗪树脂等高分子材料的制备；FA也是一种来源于自然界中的玉米芯、棉籽壳和甘蔗渣等植物原料生产的常用生物质精细化工原料；通过以对香豆酸为酚源和糠胺为胺源，摆脱传统苯并噁嗪树脂对石油产品的过分依赖。

技术领域

本发明涉及生物基热固性树脂及其制备技术领域，尤其涉及一种低温固化(终止固化温度均低于200℃)和耐高温(在氮气条件下起始分解温度为347.4℃，且在800℃时的残炭高达56.0％)的苯并噁嗪树脂的单体，由单体制备的苯并噁嗪树脂及其制备方法。

背景技术

聚合物材料是二十世纪发展最为迅速的材料，但是几乎所有的聚合物都是以化石矿物资源生产的。随着经济的快速发展，石油等不可再生资源已经越来越少，寻找新的可再生资源，并且从可再生资源中获得能源和化学品已经成为我们的重要任务。

苯并噁嗪树脂是由酚类化合物、伯胺类化合物和甲醛反应生成单体，然后在加热和/或催化剂的作用下交联固化制得。与传统热固性树脂相比，苯并噁嗪树脂具有独特的优点：(1)固化过程中体积变化很小；(2)吸水率很低；(3)残炭率较高；(4)固化过程中不需要强酸作为催化剂；(5)固化过程中没有副产物生成；(6)分子设计的灵活性较高。因此，苯并噁嗪树脂目前得到世界范围的关注，已成为热固性树脂研究领域中的一大热点。

到目前为止，合成苯并噁嗪树脂最主要的酚源是双酚A(Bisphenol A,BPA)，但是双酚A主要来源于石油产品，会造成对石油产品的过分依赖；而且双酚A还会对环境造成污染；此外，现有的物料合成苯并噁嗪树脂过程中还会造成固化温度高、固化工艺不理想的不足。因此，如何研发一种绿色、低温固化特性和耐高温的高性能苯并噁嗪树脂是一亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种具有绿色、低温固化特性和耐高温的生物基苯并噁嗪树脂的单体。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种苯并噁嗪树脂的单体，该单体的结构式如下式(I)所示：

本发明还提供一种利用上述式(I)所示的单体制备的生物基苯并噁嗪树脂，对应的生物基苯并噁嗪树脂的结构式如下式(II)所示：

本发明还提供一种利用上述的单体制备上述的苯并噁嗪树脂的方法。

上述方法中，其中式(I)的单体制备步骤包括：

(1)向反应容器中加入对香豆酸(羟基肉桂酸)、糠胺、甲醛和溶剂，其中对香豆酸：糠胺：甲醛：溶剂＝0.01摩尔：0.01～0.02摩尔：0.02～0.04摩尔：100～150毫升；

(2)将步骤(1)的混合反应体系搅拌至完全溶解后升到回流状态、维持回流温度下恒温反应6～10小时；反应结束后在冰水浴中冷却结晶，过滤即可得到生物基对香豆酸/糠胺型苯并噁嗪单体(PRA-P-Boz)。

由上述式(I)的单体制备生物基苯并噁嗪树脂的方法为：将步骤(2)所得的生物基对香豆酸/糠胺型苯并噁嗪单体置于鼓风干燥箱设备中分段固化，得到生物基对香豆酸/糠胺型苯并噁嗪树脂(PPRA-P-Boz)。

本发明上述式(I)的单体制备生物基苯并噁嗪树脂的方法中的分段固化具体为：180℃/1h、185℃/2h、190℃/1h。

本发明上述步骤(1)中所述的溶剂为二氧六环(1,4-二氧己环)。

本发明上述步骤(2)中所述的甲醛为多聚甲醛。