[发明专利]一种基于香豆素生物基双官能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，涉及一种基于香豆素生物基双官能苯并噁嗪树脂及其制备方法，具体为含有香豆素结构的双苯并噁嗪，其制备方法为：二羟基香豆素、胺类化合物、多聚甲醛混合，加入有机溶剂中在60‑120℃反应6‑14h，反应后旋蒸、干燥得到产物。本发明的优点是使用生物基二羟基香豆素为酚源，原料环境友好，树脂制备符合绿色可持续发展的要求；香豆素结构能够有效降低固化温度并且双官能度树脂结构固化时进一步提升交联密度；二羟基香豆素中具有两官能度的酚羟基，因此合成的双官能度苯并噁嗪具有更优异的热力学性能；合成步骤简单，产率高；且固化后的聚苯并噁嗪树脂综合性能优异。本发明合成工艺比较简单，对设备要求较低，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，尤其涉及一种基于香豆素生物基双官能苯并噁嗪树脂及其制备方法。

背景技术

苯并噁嗪是一类高性能热固性树脂，通常由酚类化合物、伯胺和甲醛或多聚甲醛在一定条件下通过Mannich反应制得，在加热和/ 或引入催化剂的作用下，苯并噁嗪可以开环聚合形成类似酚醛的交联网状结构，为聚苯并噁嗪。由于原料来源广泛、具有灵活的分子设计性，有良好的加工性能，固化无需强酸强碱为催化剂，可以与多种树脂共混共聚，聚合后产物具有高强度、高模量、良好的耐热性、热稳定性和阻燃性等优点，苯并噁嗪树脂受到越来越广泛的关注。

随着应用领域的扩大，人们在追求高性能聚苯并噁嗪材料的同时，环境影响与可再生资源的利用也成了树脂制备的重点考虑因素。研发同时具有高性能和环境友好的材料成为了科研工作者和工业界研发人员的方向。专利号(CN107759615A)制备的一种全生物基苯并噁嗪树脂，产物为单官能度，难以形成高交联树脂网络结构，因此热性能有待提升。专利号(CN106674214A)使用三步法合成呋喃基二胺型苯并噁嗪树脂，反应步骤繁琐，工艺复杂，制备时间较长，难以进行低成本规模化生产。

发明内容

鉴于目前热固性树脂材料存在的一些不足之处，本发明以生物基二羟基香豆素为酚源，以生物基原料代替石油基原料，在顺应绿色可持续发展的同时，通过生物基香豆素双酚物质来合成苯并噁嗪大幅度地提升了交联固化后树脂材料的热、力学性能；目前已经有香豆素相关的报道都是单官的，而单官苯并噁嗪固化难以高度交联，导致热力学性能有缺陷；而本发明则通过双官形成高度交联结构，使得固化后树脂材料有耐高温特性；此外，本树脂合成工艺简单，产率高，对设备要求低，适于大规模生产。

本发明的目的在于通过制备生物基二羟基香豆素双官能苯并噁嗪树脂，在使用环保生物基原料的基础上还保持树脂具有优异的热性能、力学性能，提供一种以生物基二羟基香豆素为酚源的新型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基于香豆素生物基双官能苯并噁嗪树脂，其分子化学结构式如下所示：

其中，为以下结构之一：

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本发明的目的之二是提供一种以生物基二羟基香豆素为酚源的苯并噁嗪树脂的制备方法。

以二羟基香豆素、胺类化合物、多聚甲醛为原料，制备苯并噁嗪，化学反应方程式如说明书附图图5所示。

所述胺类化合物结构式为R-NH₂，为以下结构之一：

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具体包括以下步骤：

将二羟基香豆素、胺类化合物、多聚甲醛加入烧瓶中，加入有机溶剂，在60-120℃反应6-14h，停止反应后将反应液旋蒸，干燥，得到固体产物，即为香豆素生物基双官能苯并噁嗪树脂。

所述的二羟基香豆素、胺类化合物和多聚甲醛的摩尔比为1：2： 4～1：2：5。