CN113637151A - 一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，属于高分子材料技术领域，该方法是通过有机合成的方法，采用4‑乙烯基苯酚，与过氧乙酸反应，制备得到4‑环氧基苯酚;然后与异丙胺，多聚甲醛反应，制备得到4‑环氧基苯并噁嗪；接着与二氧化碳，在乙基锌和微量水的作用下，共聚制备得到双边端羟基的聚苯并噁嗪碳酸酯。共聚合成的聚苯并噁嗪碳酸酯中二氧化碳、苯并噁嗪，端羟基的含量随着聚合条件变化而不同，本发明的聚苯并噁嗪碳酸酯材料具有良好的物理化学性能、热稳定性和力学性能，可以应用于聚氨酯等多种领域。

Description

一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及精细高分子材料的技术领域，特别涉及一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法。
背景技术
目前，气候变化是全社会面临的主要环境问题之一，而二氧化碳被视为罪魁祸首；同时，二氧化碳又是一种廉价和无毒的C1资源，将二氧化碳有效地转化为高附加值的化工产品已经引起了学术研究和工业生产等领域的广泛关注；其中，固态二氧化碳即干冰常用作人工降雨、烟雾的制造、灭火器等；二氧化碳也广泛的使用于焊接领域，同时其在制碱和制糖工业也有应用；
在过去的几十年中，众多学者已经报道了利用CO2与环氧化物共聚制备聚碳酸酯和环状碳酸酯；聚碳酸酯和环状碳酸酯都具有重要的工业应用：聚碳酸酯可应用于包装材料，工程材料和橡胶等；环状碳酸酯能够作为非极性溶剂、脱脂剂、锂离子电池中的电解质以及直链碳酸二烷基酯合成的中间体；
苯并噁嗪单体是以酚类化合物、伯胺类化合物和醛为原料合成的苯并六元杂环化合物，最初在Mannich反应中发现，与一般的酚醛树脂相比，聚苯并噁嗪树脂在成型固化过程中没有小分子放出，制品孔隙率低，接近零收缩，另外，在分子设计中有更大的灵活性，可认为是一种新型的酚醛树脂；
本专利将苯并噁嗪与二氧化碳共聚，制备性能优良的新型精细高分子材料，该技术既成本低廉，又符合绿色减排这一国际发展的趋势。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，以解决背景技术中描述的现有技术中缺乏将苯并噁嗪与二氧化碳共聚制备高分子材料的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，具有以下步骤：
（1）4-环氧基苯酚的制备：采用4-乙烯基苯酚为基本原料，以有机溶剂为反应介质，将过氧乙酸与4-乙烯基苯酚反应，制备得到4-环氧基苯酚，备用；
（2）4-环氧基苯并噁嗪的制备：将4-环氧基苯酚与异丙胺、多聚甲醛反应，并以有机溶剂为反应介质，制备得到4-环氧基苯并噁嗪，备用；
（3）聚苯并噁嗪碳酸酯的制备：将4-环氧基苯并噁嗪与乙基锌、水加入反应釜中，然后向反应釜中通入二氧化碳气体，反应完成后，释放反应釜中未反应的二氧化碳，加入丙酮溶解反应釜底聚合物，再用5%的稀盐酸洗涤，然后在快速搅拌下滴入10倍的乙醇，得到聚苯并噁嗪碳酸酯。
优选的：该步骤1中的有机溶剂为氯仿、丙酮或二氧六环。
优选的：该步骤1中4-乙烯基苯酚：过氧乙酸：氯仿的摩尔比为1:1:100。
优选的：该步骤1中的反应温度为30℃，搅拌时间为8h。
优选的：该步骤2中的4-乙烯基苯酚、异丙胺、多聚甲醛的摩尔比为1:2:5。
优选的：该步骤2中的反应温度为50℃，反应时间为8h。
优选的：该步骤3中乙基锌、水、4-环氧基苯并噁嗪的摩尔比为10:1:10000。
优选的：该步骤3中的反应温度为180-200℃，反应时间为3-6h，二氧化碳的压力为0.1-1MPa。
采用以上技术方案的有益效果是：
本申请采用4-乙烯基苯酚为基本原料，以有机溶剂为反应介质，与过氧乙酸反应，制备得到4-环氧基苯酚; 然后与异丙胺，多聚甲醛反应，制备得到4-环氧基苯并噁嗪；接着与二氧化碳，在乙基锌和微量水的作用下，共聚制备得到双边端羟基的聚苯并噁嗪碳酸酯，本发明的聚苯并噁嗪碳酸酯材料具有良好的物理化学性能、热稳定性和力学性能，可以应用于聚氨酯等多种领域。
附图说明
图1为本发明聚苯并噁嗪碳酸酯制备的化学方程式。
具体实施方式
下面详细说明本发明的实施例：
实施例1
一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，具有以下步骤：
第一步，将4-乙烯基苯酚1mol与过氧乙酸1mol加入到100ml氯仿中，在30℃下搅拌8小时，制备得到4-环氧基苯酚；
第二步，将1mol4-环氧基苯酚，2mol异丙胺，5mol多聚甲醛加入到200ml氯仿中，在50℃下搅拌8小时，制备得到4-环氧基苯并噁嗪；
第三步，在容积为500ml的高压釜中于环境温度下按照如下顺序加入, 1mmol乙基锌、0.1mmol水、1mol4-环氧基苯并噁嗪，然后通入二氧化碳气体并保持1.0MPa恒压，将温度控制在180℃，搅拌下反应3小时后，降温至室温，缓慢放掉高压釜中未反应的二氧化碳，加入丙酮溶解反应釜底聚合物，用5%的稀盐酸洗涤，然后在快速搅拌的同时滴入10倍的乙醇，得到聚苯并噁嗪碳酸酯。该聚苯并噁嗪碳酸酯的性能参数，如：表1
表1聚苯并噁嗪碳酸酯的性能
项目 指标
拉伸强度(MPa) 43
撕裂强度(KN/m) 65
扯断伸长率（%） 89
弯曲强度(MPa) 56
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于：具有以下步骤：
（1）4-环氧基苯酚的制备：采用4-乙烯基苯酚为基本原料，以有机溶剂为反应介质，将过氧乙酸与4-乙烯基苯酚反应，制备得到4-环氧基苯酚，备用；
（2）4-环氧基苯并噁嗪的制备：将4-环氧基苯酚与异丙胺、多聚甲醛反应，并以有机溶剂为反应介质，制备得到4-环氧基苯并噁嗪，备用；
聚苯并噁嗪碳酸酯的制备：将4-环氧基苯并噁嗪与乙基锌、水加入反应釜中，然后向反应釜中通入二氧化碳气体，反应完成后，释放反应釜中未反应的二氧化碳，加入丙酮溶解反应釜底聚合物，再用5%的稀盐酸洗涤，然后在快速搅拌下滴入10倍的乙醇，得到聚苯并噁嗪碳酸酯。
2.根据权利要求1一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于，该步骤1中的有机溶剂为氯仿、丙酮或二氧六环。
3.根据权利要求2一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于，该步骤1中4-乙烯基苯酚：过氧乙酸：氯仿的摩尔比为1:1:100。
4.根据权利要求3一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于，该步骤1中的反应温度为30℃，搅拌时间为8h。
5.根据权利要求1一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于，该步骤2中的4-乙烯基苯酚、异丙胺、多聚甲醛的摩尔比为1:2:5。
6.根据权利要求5一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于，该步骤2中的反应温度为50℃，反应时间为8h。
7.根据权利要求1一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于，该步骤3中乙基锌、水、4-环氧基苯并噁嗪的摩尔比为10:1:10000。
8.根据权利要求7一种新型聚苯并噁嗪碳酸酯的制备方法，其特征在于，该步骤3中的反应温度为180-200℃，反应时间为3-6h，二氧化碳的压力为0.1-1MPa。
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