[发明专利]一种植物油苯并噁嗪共聚物弹性体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种共聚物弹性体，特别是涉及一种植物油苯并噁嗪共聚物弹性体的制备方法。本发明的弹性体是由聚苯并噁嗪与植物油基聚合物共聚形成的高分子材料。

背景技术

聚合物弹性体是由软段和硬段构成的共聚物(线型或低密度交联)，具有高拉伸模量、优异的耐磨性能以及耐油、耐疲劳、抗震动等特性，被广泛用于汽车、建筑、矿山开采、航空航天、电子、医疗器械等众多领域，是极具发展潜力的合成材料。现有的合成弹性体材料主要有聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚酰胺等。

随着石油资源的快速消耗，以豆油衍生物制备可再生聚合物弹性体是该领域的研究热点之一。豆油分子结构为三不饱和脂肪酸甘油酯，对其不饱和键改性可引入环氧基、羟基、烯丙基等可聚合官能团，能够与多异氰酸酯、丙烯酸类单体、环氧树脂等石油基原料共聚或共混制备强度符合应用要求的豆油基聚合物。但豆油衍生单体是低官能度柔性分子，聚合产物交联度低，耐热性和机械性能不佳。弹性体的耐热性和机械强度主要决定于软段和硬段的相结构及由热力学不相容导致的微相分离，而非源于高交联密度；弹性体中软链段分子量可达到硬链段的7～10倍。

苯并噁嗪是一种新型开环聚合单体，它是由酚类化合物、伯胺和醛类化合物经脱水缩合反应制得，在加热和/或催化剂的作用下，苯并噁嗪开环聚合形成含氮且类似酚醛树脂的线形或网状结构聚苯并噁嗪树脂。聚苯并噁嗪结构刚性强，具有高模量、高玻璃化转变温度、高热态强度和优良的热稳定性。与酚醛树脂、环氧树脂等传统耐热型树脂相比较，聚苯并噁嗪在相对较低的交联密度下，表现出类似的玻璃化转变温度和热机械强度，其突出耐热性主要源于大量的分子间氢键。以往对弹性体的研究表明，强化弹性体硬段之间的分子间氢键作用是优化弹性体机械性能与耐热性的有效手段。聚苯并噁嗪含有大量的刚性苯环，且分子链对称性强，重复单元简单，氢键作用强，具有更强的敛集结晶和相分离能力，适合作为弹性体的硬段聚合物。

现有技术尚未涉及由聚苯并噁嗪与植物油基聚合物共聚形成的高分子材料的报道。尤其是以以植物油基聚合物为软段，以苯并噁嗪开环聚合物为硬段，以含有氨基的单环苯并噁嗪为接枝剂，共聚制备获得植物油苯并噁嗪共聚物弹性体的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色环保的植物油苯并噁嗪共聚物弹性体的制备方法，该共聚物弹性体以植物油基聚合物为软段，聚苯并噁嗪为硬段合成弹性体材料，具有良好的热稳定性和热机械性能。

本发明在叔胺催化作用下环氧植物油与多元胺共聚，控制反应进程，仅部分环氧基参与开环聚合反应，获得含有环氧基团的植物油基预聚物。采用三氟乙酸酐对氨基取代苯酚进行氨基保护，通过酚羟基mannich反应和脱氨基保护获得含有氨基的苯并噁嗪单体。通过氨基与环氧基的加成聚合及苯并噁嗪开环聚合，苯并噁嗪单体、含氨基苯并噁嗪与植物油基预聚体可共聚获得弹性体聚合物。具体是，本发明是以植物油基聚合物为软段，以苯并噁嗪开环聚合物为硬段，以含有氨基的单环苯并噁嗪为接枝剂，以五氯化磷和2-乙基-4-甲基咪唑催化苯并噁嗪开环共聚，制备获得植物油苯并噁嗪共聚物弹性体。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

(1)将环氧植物油油浴加热至85～120℃时，加入多元胺和叔胺催化剂，环氧植物油、多元胺和叔胺催化剂的质量比为100∶2.5～8.5∶0.2～1.0，然后将油温升高至95～125℃，继续恒温反应1.5～3.5小时后停止反应，得植物油基预聚体；

(2)将含氨基取代苯酚溶解于四氢呋喃，放入冰水浴中搅拌15～30分钟，滴加三氟乙酸酐，含氨基取代苯酚和三氟乙酸酐的质量比为100∶115～250，在30～60分钟滴完；蒸发去除四氢呋喃，然后加入乙酸乙酯将产物溶解，以饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥，过滤后减压脱去溶剂后得到产物1；

将产物1溶解于乙酸乙酯中，然后加入苯胺和多聚甲醛，产物1、苯胺和多聚甲醛的质量比为100∶32～35∶25～33，油浴加热3～5个小时，冷却后分别以碳酸钠溶液和蒸馏水洗涤，减压脱去溶剂后得到产物2；

将产物2、乙酸乙酯、甲醇和硼氢化钠按照质量比100∶25～50∶1～3∶25～60加入反应器中，在室温下搅拌4～6小时，然后分别以饱和食盐水和蒸馏水洗涤3次，加入无水硫酸钠干燥，过滤后减压脱去溶剂，得到含氨基的苯并噁嗪单体；