【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及功能高分子材料，具體涉及一種阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)及其制備方法和應用。
技術介紹
1、苯并噁嗪除了具有耐熱性能、阻燃性能和介電性能，還具有分子可設計性，但是，目前常見的高性能苯并噁嗪樹脂都具有高剛性結構的特點，即其合成原料和單體的熔點都很高，該性質直接導致此類苯并噁嗪必須采用溶劑法進行合成。例如，現有文獻1(anapigenin-based?bio-benzoxazine?with?three?polymerizable?functionalities:sustainable?synthesis,thermal?latent?polymerization,and?excellent?thermalproperties?of?its?thermosets，polymer?chemistry，2020，11，5800-5809)以芹菜素、糠胺為主要原料合成全生物質苯并噁嗪單體，其固化樹脂的初始熱分解溫度tdi為384℃，熱釋放能力hrc為20.2j/g·k，熱釋放總量thr為9.4kj/g。該技術方法所采用的分子具有高剛性結構，其單體的熔點高達174℃，該性質決定了該單體無法采用無溶劑合成法——該技術方案采用了溶劑法進行制備，具體為采用甲苯作為反應介質。因此，該技術方案存在的問題表面上是采用了有毒溶劑作為原料。有毒溶劑除了在高溫反應條件下會導致環境污染問題，還存在殘留的材料中，影響后續的應用范圍。因此，可以確認，此類技術方案的根本問題在于：由于其單體的基本性質決定了，無法采用無溶劑法進行制備，從而
2、目前常見的為了實現無溶劑法合成生物基苯并噁嗪的解決方法為，在分子中大量引入柔性結構，從而實現降低原料以及產物熔點的目的。此類解決方法直接導致所得固化樹脂存在熱穩定性能差和阻燃性能差的技術問題。
3、為了進一步確認目前基于無溶劑法制備全生物基阻燃苯并噁嗪樹脂的現有技術方案，對sci數據庫進行檢索和查詢。查詢結果為，目前僅有4篇相關學術論文，具體分別為：
4、現有文獻2(making?benzoxazines?greener:design,synthesis,andpolymerization?of?a?biobased?benzoxazine?fulfilling?two?principles?of?greenchemistry，acs?sustainable?chemistry?engineering，2018，6，13096-13106)；
5、現有文獻3(biobased?high-performance?tri-furan?functional?bis-benzoxazine?resin?derived?from?renewable?guaiacol,furfural?and?furfurylamine，european?polymer?journal，2020，131，109706-109713)；
6、現有文獻4(development?and?characterization?of?fully?bio-basedpolybenzoxazine-silica?hybrid?composites?for?low-k?and?flame-retardantapplications，polymers?advanced?technologies，2019，30，1856-1864)；
7、現有文獻5(high-tg?bio-based?polybenzoxazine?derived?from?renewableanethole?and?furfurylamine，european?polymer?journal，2023，199，112466-112473)。
8、上述4篇現有文獻一共記載和公開了9種基于無溶劑法合成的全生物基阻燃苯并噁嗪單體。
9、其中，現有文獻2中采用生物質芝麻酚和糠胺為原料，采用無溶劑法合成了全生物質苯并噁嗪單體，其樹脂的tdi為317℃、hrc為201j/g·k。該技術方案采用低熔點的單酚和單胺為原料，雖然成功實現無溶劑法合成，但是，由于原料為單官能苯并噁嗪，因此，所得樹脂耐熱性和阻燃性較差。
10、此外，現有文獻3中采用生物質愈創木酚和糠胺為原料，采用無溶劑法，在單官能的基礎上，合成了一種雙官能苯并噁嗪，其樹脂的hrc分別為70.6kj/g和30.4kj/g，thr分別為6.5kj/g和5.8kj/g。該技術方案雖然通過以雙官能苯并噁嗪為原料，提高了樹脂的阻燃性能，但是，該技術方案還存在2個技術問題:
11、1、合成步驟繁瑣；
12、2、由于且結構中存在甲氧基，從而顯著削弱了樹脂的阻燃性能。
13、簡而言之，現有技術提供的9種樹脂均無法實現hrc低于30j/g·k，或者thr低于5kj/g。因此，無法滿足電子封裝、航空航天、軍事等領域對樹脂的阻燃性能要求。
14、綜上所述，目前的現有技術無法實現兼具無溶劑法合成和樹脂的高性能，其原因為，剛性結構阻礙無溶劑合成方法的實施，柔性結構會影響樹脂的性能。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術存在的問題，提供一種阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)及其制備方法和應用。
2、本專利技術的基本原理為，基于生物質原料，通過形成剛性結構和柔性結構相結合實現無溶劑法制備。具體為，利用具有高剛性結構的鄰苯二酚基和苯并噁嗪雙官能團，實現樹脂的高熱穩定性和高阻燃性能；利用具有柔性鏈段的乙醇基結構，大幅降低苯并噁嗪單體的熔點，實現單體具有可通過無溶劑法合成以及所得樹脂具有高可加工性。具體涉及的制備方法為，首先，將羥基酪醇、糠胺和多聚甲醛進行加熱反應，得到生物基苯并噁嗪單體；然后，將所得生物基苯并噁嗪單體進行固化，即可得到阻燃生物基苯并噁嗪樹脂。
3、為達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案是：
4、一種阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)，通過生物基苯并噁嗪單體pt-fa熱固化制得固化樹脂poly(pt-fa)，所得樹脂具有高熱穩定性能和高阻燃性能；
5、所述pt-fa以羥基酪醇、糠胺和多聚甲醛為原料，經過無溶劑合成方法制得，所得單體具有高純度，產率為80-90％；
6、所述poly(pt-fa)在氮氣氛下5％熱失重時的溫度tdi為310-330℃，800℃時的殘炭率yc為60-70％；熱釋放能力hrc為15-25j/g·k，熱釋放總量thr為2-4kj/g。
7、一種阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)的制備方法，包括以下步驟：
8、步驟1，生物基苯并噁嗪單體pt-fa的制備，以羥基酪醇、糠胺和多聚甲醛滿足一定物質的量之比，將羥基酪醇、糠胺和多聚甲醛進行混合，通過無溶劑法，在一定條件進行曼尼希縮合反應，反應完畢后，經重結晶和干燥后，即可得到生物基苯并噁嗪單本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種阻燃生物基苯并噁嗪樹脂Poly(PT-fa)，其特征在于：通過生物基苯并噁嗪單體PT-fa熱固化制得固化樹脂Poly(PT-fa)，所得樹脂具有高熱穩定性能和高阻燃性能；
2.根據權利要求1所述的阻燃生物基苯并噁嗪樹脂Poly(PT-fa)，其特征在于：所述單體PT-fa的合成產率為80-90％。
3.根據權利要求1所述的阻燃生物基苯并噁嗪樹脂Poly(PT-fa)，其特征在于：所述Poly(PT-fa)在氮氣氛下5％熱失重時的溫度Tdi為310-330℃，800℃時的殘炭率Yc為60-70％。
4.根據權利要求1所述的阻燃生物基苯并噁嗪樹脂Poly(PT-fa)，其特征在于：所述Poly(PT-fa)熱釋放能力HRC為15-25J/g·K，熱釋放總量THR為2-4kJ/g。
5.一種阻燃生物基苯并噁嗪樹脂Poly(PT-fa)的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述步驟1中，羥基酪醇、糠胺和多聚甲醛的物質的量之比為1:2:4。
7.根據權利要求5所述的
8.根據權利要求5所述的制備方法，，其特征在于：所述步驟2中，PT-fa完全熔融的條件為，加熱溫度為115-140℃，加熱時間為5-30min。
9.根據權利要求5所述的制備方法，，其特征在于：所述步驟2中，固化的條件為，分為4個階段，
...【技術特征摘要】
1.一種阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)，其特征在于：通過生物基苯并噁嗪單體pt-fa熱固化制得固化樹脂poly(pt-fa)，所得樹脂具有高熱穩定性能和高阻燃性能；
2.根據權利要求1所述的阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)，其特征在于：所述單體pt-fa的合成產率為80-90％。
3.根據權利要求1所述的阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)，其特征在于：所述poly(pt-fa)在氮氣氛下5％熱失重時的溫度tdi為310-330℃，800℃時的殘炭率yc為60-70％。
4.根據權利要求1所述的阻燃生物基苯并噁嗪樹脂poly(pt-fa)，其特征在于：所述poly(pt-fa)熱釋放能力hrc為15-25j/g...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒勇進，張文霖，劉宇奇，向翠麗，
申請(專利權)人：桂林電子科技大學，
類型：發明
國別省市：
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