[发明专利]侧链含苯并噁嗪结构的芴基聚醚砜树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种热塑性树脂及其制备方法。

背景技术

随着航空航天、交通运输、信息传输等技术领域的飞速发展，人们对高分子材料的要求也越来越高。优良的机械性能、耐热性，耐侯性和电绝缘性等都成为人们追求的目标。与此同时，人们对于高分子材料的研究也在不断地朝着轻量化、低成本化、高性能化和多功能化的方向发展，而实现这一目标的关键需要由不同结构的高性能树脂来完成。高性能树脂的开发可归结为三个方面：耐热性、耐湿热性和强韧性，这三种性能之间是相互制约的。增大交联高聚物的交联密度能有效提高耐热性，但往往会引起韧性的下降，而加入增韧剂在韧性提高的同时，耐热性大大降低。因此，树脂改性和不同结构新型树脂得到快速发展。

苯并噁嗪是一种由酚类，甲醛和胺类通过缩聚反应得到的含氮氧杂原子的六元环状化合物。苯并噁嗪树脂属于酚醛树脂的一种，最初由Cope和Holy发现的。这种新发展起来的树脂不仅具有传统酚醛树脂的热性能和力学性能，还具有固化过程零体积改变，低吸水性，高玻璃化转变温度，高残炭率，固化过程不需加强酸做催化剂，固化过程无气体释放等特点，已在火车闸瓦、复合材料基体树脂、真空阀片等领域得到应用。

然而传统的苯并噁嗪树脂存在易脆、交联得到的聚合物分子量较小等缺陷，而聚醚砜作为热塑性树脂本身具有很好的延展性，因此将二者结合起来，既能保留各自的特性，又能互相弥补缺陷。2011年，Yagci等在“Synthesis,characterization and thermally activated curing of polysulfones with benzoxazine end groups”[Polymer，52，1504-1509(2011)]文章中合成了双酚A聚醚砜远螯苯并噁嗪单体，经热固化得到了聚醚砜基聚苯并噁嗪树脂。同传统双酚A型苯并噁嗪相比，含有聚醚砜结构的苯并噁嗪在热性能和机械性能上有很大的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良的热性能的侧链含苯并噁嗪结构的芴基聚醚砜树脂。本发明的目的还在于提供一种侧链含苯并噁嗪结构的芴基聚醚砜树脂的制备方法。

本发明的侧链含苯并噁嗪基团的芴基聚醚砜树脂具有如下通式:

式中，R为H、CH₃或OCH₃中的一种。

本发明的侧链含苯并噁嗪基团的芴基聚醚砜树脂是按照以下方式制备的：

第一步:向容器中加入9,9-双（4-氨苯基）-2,7-二羟基芴、无水碳酸钾及二氯二苯砜，9,9-双（4-氨苯基）-2,7-二羟基芴、二氯二苯砜物质的量的比为1:1.25～1.5,二氯二苯砜与无水碳酸钾物质的量的为1:1，然后加入二甲基亚砜和甲苯，通入氮气，升温到150～200℃，反应2～4h，蒸出甲苯，继续在该温度下反应2～4h，反应结束后，过滤，将滤液加入到水中，析出沉淀，沉淀经水洗、乙醇洗，真空干燥，得到侧链含氨基的芴基聚醚砜；

第二步:将第一步反应得到的侧链含氨基的芴基聚醚砜、一元酚、多聚甲醛、氯仿或二甲苯加入到装有容器中，聚醚砜、一元酚、多聚甲醛物质的量的比为1:10:20，升温到60～160℃，回流反应5～24h，反应结束后，将反应液加入到乙醇中，析出沉淀，经过滤、乙醇洗、真空干燥，得到侧链含苯并噁嗪基团的芴基聚醚砜树脂。

所述的一元酚为苯酚、间甲酚、对甲酚、间甲氧基苯酚、对甲氧基苯酚中的一种。

反应方程式如下：

本发明得到的侧链含苯并噁嗪基团的芴基聚醚砜树脂的结构表征采用红外光谱仪（Spotlight100，美国PE公司）和核磁共振谱仪（AVANCE-500，瑞士Bruker）。红外光谱测试采用溴化钾压片法，样品扫描4次，分辨率4cm^-1，扫描范围4000～500cm^-1，核磁共振氢谱是以四甲基硅烷（TMS）作内标，氘代氯仿（CDCl₃）作溶剂。聚合物性能测试采用差示扫描量热仪（DSC，美国TA公司）和热重分析仪（TGA，美国TA公司），氮气氛围，升温速率为20℃/min。

本发明得到的侧链含苯并噁嗪基团的芴基聚醚砜树脂既可单独使用，也可与其他树脂混合使用，得到的产品具有很好的热性能和机械性能，可用于制造高性能结构材料、高分子膜材料、电子封装材料、耐腐蚀材料等。