一種單環(huán)苯并噁嗪中間體及制備方法和用途
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單環(huán)苯并噁嗪中間體及制備方法和用途，其特點(diǎn)是按含醛基的苯酚化合物∶含甲基的N雜環(huán)芳胺化合物∶甲醛或多聚甲醛＝1∶1∶2～2.4的摩爾比，先將含甲基的N雜環(huán)芳胺化合物、甲醛或多聚甲醛水溶液及溶劑加入到反應(yīng)釜中，于溫度0～40℃反應(yīng)0.1～2h；然后加入含醛基的苯酚化合物，升溫到50～100℃，反應(yīng)4～10h，用0.5～3mol/L的堿性水溶液洗1～2次再用去離子水洗1～5次，經(jīng)減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)脫除溶劑得黃色粘稠中間體。該單環(huán)苯并噁嗪具有較高的N量和較高熱穩(wěn)定性，與環(huán)氧樹(shù)脂，雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂，碳納米管，碳纖維，石墨烯，玻璃纖維復(fù)合使用，用于太陽(yáng)能電池，儲(chǔ)氫材料，超級(jí)電容器，燃料電池，耐燒蝕樹(shù)脂和無(wú)鹵無(wú)磷阻燃樹(shù)脂或阻燃劑領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種單環(huán)苯并噁嗪中間體及制備方法和用途
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單環(huán)苯并噁嗪中間體及制備方法和用途，屬于高性能樹(shù)脂的中間體制備及應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]苯并噁嗪是一類由伯胺類化合物、甲醛和酚類化合物經(jīng)縮合反應(yīng)得到的含氮六元雜環(huán)化合物，可以在加熱或路易斯酸催化作用下發(fā)生開(kāi)環(huán)聚合，形成結(jié)構(gòu)上類似于酚醛樹(shù)脂的含氮聚合物。該樹(shù)脂具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐熱性、加工性、固化過(guò)程無(wú)小分子放出、靈活的分子設(shè)計(jì)性、固化過(guò)程中體積近乎零收縮、低吸水率、低表面能優(yōu)點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)苯并噁嗪樹(shù)脂的熱穩(wěn)定性和阻燃性能仍然不能滿足電子、航空航天等領(lǐng)域的要求。目前提高苯并噁嗪熱穩(wěn)定性的方法主要是通過(guò)分子設(shè)計(jì)合成出含特殊基團(tuán)的苯并噁嗪中間體，如H.1shida在“Synthesis and thermalcharacterization of polybenzoxazines based on acetylene-functionalmonomers,>[Polymer, 40, 6565 - 6573)]等文章中提到含炔基,氰基,馬來(lái)酰亞胺基反應(yīng)性基團(tuán)可提高苯并噁嗪的熱穩(wěn)定性。也有一些學(xué)者以苯并噁嗪先驅(qū)體，制備含氮的功能性碳材料，比如:超級(jí)電容器，燃料電池等，在這些材料中氮含量直接決定了材料的性能。但是這些苯并噁嗪的合成工藝復(fù)雜，使它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中受到了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而開(kāi)發(fā)的一種單環(huán)苯并噁嗪中間體及制備方法和用途。其特征是該中間體含有苯并噁嗪和氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)；酚核上連有醛基，芳胺的氮雜環(huán)上連有甲基，二者可在高溫`下發(fā)生Knoevenagel反應(yīng)形成_C=C_共軛結(jié)構(gòu)；其聚合物具有高交聯(lián)密度、高氮含量、高耐熱性，而且具有光致熒光效應(yīng)。
[0005]本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn):其中所述原料份數(shù)除特殊說(shuō)明外，均為摩爾份數(shù)。
[0006]單環(huán)苯并噁嗪中間體的結(jié)構(gòu)式如下
[0007]
【權(quán)利要求】
1.一種單環(huán)苯并噁嗪中間體，其特征在于該中間體的結(jié)構(gòu)式如下
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述單環(huán)苯并噁嗪中間體的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 按含醛基的苯酚化合物:含甲基的N雜環(huán)芳胺化合物:甲醛或多聚甲醛=1:1: 2~2.4，的摩爾比，先將含甲基的N雜環(huán)芳胺化合物、甲醛或多聚甲醛水溶液及溶劑加入到反應(yīng)釜中，于溫度O~40°C反應(yīng)0.1~2h ;然后加入含醛基的苯酚化合物，升溫到50~100°C，反應(yīng)4~10h，用0.5~3mol/L的堿性水溶液洗I~2次再用去離子水洗I~5次至水相PH=7，經(jīng)減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)脫除溶劑得黃色粘稠單環(huán)苯并噁嗪中間體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述單環(huán)苯并噁嗪中間體的制備方法，其特征在于溶劑為甲苯，乙醇，二氧六環(huán)，丁酮，氯仿和二甲基甲酰胺中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述單環(huán)苯并噁嗪中間體的制備方法，其特征在于含醛基的苯酚化合物為以下結(jié)構(gòu):
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述單環(huán)苯并噁嗪中間體的制備方法，其特征在于含甲基的N雜環(huán)芳胺化合物，包括以下4種結(jié)構(gòu)單元:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述單環(huán)苯并噁嗪中間體的用途之一，其特征在于該中間體與環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂，雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂，氰酸酯樹(shù)脂，乙炔基樹(shù)脂，聚氨酯樹(shù)脂共混和碳納米管，碳纖維，玻璃纖維，芳綸纖維，聚苯并惡唑纖維，石墨烯，二氧化硅，多面體低聚倍半硅氧烷復(fù)合增強(qiáng)，適用于傳遞模塑，模壓，纏繞，澆鑄，拉擠成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述單環(huán)苯并噁嗪中間體的用途之二，其特征在于該中間體用于涂料和膠粘劑，催化劑載體，電解質(zhì)膜，儲(chǔ)氫材料，太陽(yáng)能電池，耐燒蝕樹(shù)脂和無(wú)鹵無(wú)磷阻燃樹(shù)脂或阻燃劑。
【文檔編號(hào)】C08K7/14GK103694232SQ201310689363
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】顧宜, 張華川, 冉起超, 朱蓉琪, 楊坡, 凌紅 申請(qǐng)人:四川大學(xué)