[发明专利]含硫生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及树脂合成领域，具体涉及几种含硫的生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法。包括以下步骤：将2‑噻吩甲胺作为胺源，生物基的愈创木酚、香草醛、氰基改性香草醛、香草酸、香草酸甲酯作为酚源，与多聚甲醛进行缩合反应，合成几种含硫生物基苯并噁嗪单体，热固化得到几种含硫的生物基聚苯并噁嗪。此方法制备的新型苯并噁嗪树脂不仅原料易得、环境友好；而且所获得的新型苯并噁嗪树脂含有供电子体的S原子，碳化后所制备的碳材料可应用于超级电容器领域。

技术领域

本发明涉及树脂合成领域，具体涉及含硫生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法。

背景技术

苯并噁嗪树脂是近年发展起来且具有很多独特性能的热固性树脂，具有灵活的分子设计性，其聚合物的力学性能、耐热、阻燃性能优异。这些独特的优势使其有望取代传统的酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。运用其灵活的分子可设计性，在分子结构中引入一些杂原子，可以赋予苯并噁嗪一些独特的性能，以满足不同应用领域的要求。向苯并噁嗪中引入除噁嗪环以外的杂原子，有望提高其碳材料的电化学性能。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种含硫生物基苯并噁嗪树脂及其制备方法。从分子设计的角度引入除噁嗪环以外具有供电子的杂原子（N、O、S），使其具有更加优异的性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：含硫生物基苯并噁嗪树脂，其结构式为：

式中，-R为-H, -CHO, -CH=C(CN)₂, -COOH或-COOCH₃。

上述含硫生物基苯并噁嗪树脂的制备方法为，将2-噻吩甲胺作为胺源，生物基的愈创木酚、香草醛、氰基改性香草醛、香草酸或香草酸甲酯分别作为酚源，与多聚甲醛进行缩合反应，合成含硫生物基苯并噁嗪树脂；

具体步骤为将生物基的愈创木酚、香草醛、氰基改性香草醛、香草酸或香草酸甲酯与2-噻吩甲胺和多聚甲醛在有机溶剂中，在一定温度下反应数小时，旋蒸除溶剂，碱洗、水洗、真空干燥得到含硫生物基苯并噁嗪树脂；反应方程式如(Ⅱ)所示：

式中，-R为-H, -CHO, -CH=C(CN)₂, -COOH或-COOCH₃。

进一步的，所述氰基改性香草醛的制备方法为：在氮气气氛的保护下在圆底烧瓶中加入香草醛、丙二腈和无水乙醇，在一定温度下搅拌数小时，旋蒸除溶剂，真空干燥，即为氰基改性香草醛，反应方程式如(I)式所示：

。

进一步的，氰基改性香草醛的制备方法中，香草醛、丙二腈的反应摩尔比为1:1；所述的乙醇的量为每0.1 mol的香草醛加入50 ml乙醇；反应温度为70~90℃；反应时间为6~10h，干燥方式为60~80℃干燥6~10 h。

进一步的，生物基的愈创木酚、香草醛、氰基改性香草醛、香草酸、香草酸甲酯与2-噻吩甲胺和多聚甲醛的摩尔比为1:1:2，所述的有机溶剂的量为每0.1 mol的多聚甲醛加入10 ml有机溶剂，优选的有机溶剂为二氧六环、甲苯、氯仿和乙酸乙酯中的一种或几种。

进一步的，愈创木酚作为酚源反应温度为70~90℃，香草醛作为酚源反应温度为75~90℃，氰基改性香草醛作为酚源反应温度为80~90℃，香草酸作为酚源反应温度为80~100℃，香草酸甲酯作为酚源反应温度为75~95℃，不同酚源的反应时间均为5~10 h。

进一步的，干燥方式为70~90 ℃干燥10~18 h。

含硫生物基聚苯并噁嗪，其结构式为：

式中，-R为-H, -CHO, -CH=C(CN)₂, -COOH或-COOCH₃。