[发明专利]生物基苯并噁嗪树脂的单体、苯并噁嗪树脂及其制备方法

说明书

一种生物基苯并噁嗪树脂的单体、苯并噁嗪树脂及其制备方法：该树脂的结构式如下式(II)所示；本发明生物质苯并噁嗪树脂是分别采用根皮酸和糠胺为酚源和胺源。PHA分子具有与苯酚相类似的酚羟基结构，所以PHA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；F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；通过以根皮酸为酚源，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(终止固化温度低于200℃)和耐高温(氮气条件下起始分解温度分别为348.5℃，且在800℃时的残炭分别高达53.1％)的生物基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聚合温度高、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：一种生物基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生物基苯并噁嗪树脂的方法。

上述方法，其中式(I)单体的制备步骤包括：

(1)向反应容器中加入根皮酸(对羟基苯丙酸)、糠胺、甲醛和溶剂，其中根皮酸：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、恒温反应6～10小时；反应结束后，温度降至室温，加入体积比为3:1的乙酸乙酯水溶液(乙酸乙酯：水)200～300ml，静置结晶，过滤即得到生物基根皮酸/糠胺型苯并噁嗪树脂单体(PHA-F-Boz)。

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

本发明上述步骤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：140℃/1h、150℃/2h、160℃/1h、170℃/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(1)中所述的甲醛为多聚甲醛。