[发明专利]新型全生物基呋喃侧基功能化双酚单体的制备方法

说明书

本发明提供一种全生物基呋喃侧基功能化双酚单体及其制备方法，还提供一种利用所述的全生物基呋喃侧基功能化双酚单体合成的全生物基呋喃侧基功能化聚芳醚酮及其制备方法，属于材料科学技术领域。所述全生物基呋喃侧基功能化双酚单体的制备方法为：以多取代基苯酚与糠醛为原料，在碱性条件下进行反应，反应产物经后处理得到全生物基呋喃侧基功能化双酚单体。此方法合成步骤简单，产率高。利用所得全生物基呋喃侧基功能化双酚单体与生物基芳香双卤单体反应，制得全生物基呋喃侧基功能化聚芳醚酮。本发明所制备单体适用于合成各种生物基高性能树脂，在航天航空、医疗器械等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及一种全生物基呋喃侧基功能化双酚单体及相关全生物基呋喃侧基功能化聚芳醚酮树脂的制备方法。

背景技术

芳香族双酚是一种重要的制备高性能聚合物的原料。例如，双酚A可与芳香族酰氯制备芳族聚酯、与碳酸二苯酯制备聚碳酸酯、还可与芳香双卤单体制备聚芳醚酮等。双酚A在制备高性能工程塑料的领域中具有极其重要的地位。但石油基资源正面临短缺，寻找石油基双酚的生物基替代品成为研究热点。

目前已有研究者利用生物质原料制备芳香族双酚，用于制备高性能聚合物。由于所选取的生物质原料酚结构的特点，产物取代定位的位点多，导致副产物量较大，无法靠重结晶获得，而只能通过柱层析方法进行提纯，给单体的制备带来了极大的不便。因此，对于此类型生物质单体与糠醛合成全生物基双酚的路线还值得更进一步的探索。

上述生物基双酚含有的呋喃侧基使由其制备成的聚合物可以获得更多的优异性能。Samadhan等人利用愈创木酚和糠醛路线制备出的4,4’-(2-呋喃亚甲基)双(2-甲氧基)苯酚(BPF)与双酚A和4,4’-二氟二苯砜进行亲核共聚。并用所得聚芳醚砜与双马来酰亚胺进行Diels-Alder(DA)反应。此双酚单体未显著降低聚合物的热性能，并且交联后的聚合物网络体系具有更强的力学性能。利用rDiels-Alder(rDA)反应还可以在使交联结构在高温下解开，在低温下重新进行DA反应以修复受损的聚合物。实验表明，聚芳醚砜通过呋喃侧基与双马来酰亚胺进行DA与rDA反应，可使聚合物具有更强的力学性能和自修复性能。由此，聚合物中的呋喃侧基对于提升聚合物的性能具有十分重要的作用。

以上具有呋喃侧基结构的生物基双酚化合物的研究对于制备生物基高性能聚合物以及利用DA反应进一步提升聚合物的力学性能和自修复性能是具有重要作用和深远意义的。研究关键为选取与糠醛发生取代反应的生物基酚类化合物。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种全生物基呋喃侧基功能化双酚单体及其合成方法，以及利用此类双酚单体制备聚芳醚酮的方法。

生物质原料与生物质化合物糠醛制备全生物基呋喃侧基功能化的双酚单体。双酚单体可与芳香族双卤化合物、芳香族酰氯化合物等制备生物基聚芳醚酮、聚酯等聚合物，并可利用呋喃侧基与双胺类单体进行DA反应，以获得更优的力学性能和自修复行能。

本发明利用带有多取代基苯酚型生物质化合物与糠醛制备具有呋喃侧基的全生物基双酚单体，工艺简单，产率高。并利用所得双酚单体与生物基单体2,5-双(4-氟苯酰基)呋喃进行亲核取代共聚，制备全生物基聚芳醚酮树脂。该系列树脂具有优异的耐热性能和阻燃性能。玻璃化转变温度为148℃-182℃。在氮气环境下，树脂的10％(质量百分比)热失重温度最高达412℃-430℃，800℃残碳率为57％-62％(质量百分比)。作为全生物基树脂，该系列聚合物具有与石油基树脂相媲美的综合性能。

本发明的目的在于制备全生物基呋喃侧基功能化的双酚单体，用以合成具有高耐热性能、力学性能并具有自修复性能的热塑性树脂。提供一系列全生物基双酚单体的简单、高产率制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种全生物基呋喃侧基功能化双酚单体，其分子化学结构式如下所示：