[发明专利]一种含三嗪环生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含三嗪环生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法。该含三嗪环生物基苯并噁嗪树脂制备过程包括以下步骤：(1)将三聚氰胺及甲醛溶液在50～70℃反应0.5～1h，再加入生物基酚类化合物于80～90℃回流反应5～8h，冷却分离，有机相减压蒸馏得到含三嗪环生物基苯并噁嗪。(2)将含三嗪环生物基苯并噁嗪单体在150～180℃固化4～6h，再于200～220℃后固化2～4h，得到含三嗪环生物基苯并噁嗪树脂。本发明制备的含三嗪环生物基苯并噁嗪树脂具有较低的固化温度及优异的耐热性及阻燃性，可应用于胶黏剂、复合材料及涂料等领域。

技术领域

本发明涉及一种苯并噁嗪树脂的制备方法，尤其涉及一种含三嗪环生物质基苯并噁嗪树脂及其制备方法。

背景技术

苯并噁嗪是以酚类、胺类化合物和多聚甲醛为原料合成的一类含氧氮杂环结构的化合物，在加热或催化剂作用下开环聚合生成含氮且类似酚醛树脂的网状结构聚合物，称为聚苯并噁嗪或苯并噁嗪树脂。苯并噁嗪树脂具有优良的力学性、热稳定性、耐腐蚀性及电绝缘性等特性，因而受到国内外学者和企业人员的极大关注。目前，苯并噁嗪树脂已广泛应用于航天航空、汽车零部件、树脂传递模塑和电子封装等领域。

苯并噁嗪树脂分子结构中的N原子和苯环虽然赋予其一定的阻燃特性，但仍不满足电子器件、航空航天等特殊应用场合的高阻燃要求。如何将创新阻燃技术对接到苯并噁嗪产业，促进其在高端材料行业发展，也是亟待攻关的重要课。三聚氰胺是一种三嗪类含氮杂环有机化合，具有无毒、耐热、阻燃、绝缘性好等特性，广泛应用于涂料、复合材料、合成树脂等领域。研究表明，将三聚氰胺结构引入合成树脂结构中能显著提高树脂阻燃效果，同时由于其燃烧时低烟、不腐蚀、低毒性且价格低廉使其在合成树脂阻燃领域获得广泛应用。因此，若将三聚氰胺引入到苯并噁嗪树脂体系，可以不同程度地提高其阻燃效果，在突出苯并噁嗪树脂优点的同时改善其阻燃性能，扩宽应用领域。

传统的苯并噁嗪树脂主要来自于石油资源，但化石原料不可再生且对环境有影响，生物基苯并噁嗪树脂的发展越来越受到重视。专利(CN201911321743.8)利用根皮酸、糠胺及多聚甲醛制备了一种全生物基苯并噁嗪树脂，其固化温度较低，耐热性优异。专利(CN202011218791.7)公开了一种生物基含呋喃酰胺结构苯并噁嗪树脂及其制备方法，采用呋喃甲酸及其衍生物等生物质为原材料，采用缩合反应将呋喃基团将酰胺键引入苯并噁嗪树脂的酚源结构中，再通过与呋喃甲胺等一元或多元伯胺类化合物经Mannich反应制备半生物基或全生物基含呋喃酰胺结构的苯并噁嗪树脂。

鉴于目前苯并噁嗪材料存在的一些不足之处，本发明以一系列生物酚为酚源，不仅从原料上减少了对环境的污染，且通过原位聚合合成含三嗪环苯并噁嗪单体，该单体聚合形成的聚苯并噁嗪树脂具有较低的固化温度和优异的热稳定性能及阻燃性。本发明合成工艺简便，树脂可加工性良好及生产成本较低，可大规模生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种含三嗪环生物质基苯并噁嗪树脂及其制备方法。本发明以三聚氰胺作为胺源、生物质酚类化合物作为酚源，通过Mannich反应合成了一种含三嗪环生物质基苯并噁嗪树脂。本发明制备的含三嗪环生物基苯并噁嗪树脂具有较低的固化温度及优异的耐热性及阻燃性，可应用于胶黏剂、复合材料及涂料等领域。

本发明的技术方案如下：一种含三嗪环生物基苯并噁嗪树脂，化学结构式为：

其中，Ph-R的化学结构为以下结构中的任意一种或几种：

由以下含三嗪环生物基苯并噁嗪单体热聚合制备而成：

其中，Ph-R的化学结构为以下结构中的任意一种或几种：