含烯丙基的三元酚型苯并噁嗪的合成及性能

doi:10.7503/cjcu20140204

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (11): 2494.doi: 10.7503/cjcu20140204

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含烯丙基的三元酚型苯并噁嗪的合成及性能

朱春莉¹, 柏海见², 耿鹏飞¹, 魏延泽¹, 鲁在君¹()

1. 山东大学化学与化工学院, 特种功能聚集体材料教育部重点实验室, 济南 250100
2. 中国石油兰州石化公司研究院, 兰州 730060

收稿日期:2014-03-11 出版日期:2014-11-10 发布日期:2014-10-21
作者简介:联系人简介: 鲁在君, 男, 教授, 主要从事苯并噁嗪复合材料及药物缓释材料阴离子聚合研究. E-mail:z.lu@sdu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21074067)资助

Synthesis and Properties of Allyl-containing Trisphenol-based Benzoxazine^†

ZHU Chunli¹, BAI Haijian², GENG Pengfei¹, WEI Yanze¹, LU Zaijun^1,^*()

1. Key Laboratory for Special Functional Aggregated Materials, Ministry of Education, Shandong University, Jinan 250100, China
2. Research Institute of Petrochina Lanzhou Petrochemical Company, Lanzhou 730060, China

Received:2014-03-11 Online:2014-11-10 Published:2014-10-21
Contact: LU Zaijun E-mail:z.lu@sdu.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21074067)

摘要/Abstract

摘要：

以合成的1,3,5-三(p-羟基苯基)苯(TP)、烯丙基胺和甲醛为原料, 合成了一种新型的含烯丙基的三元酚型苯并噁嗪单体——1,3,5-三(3-烯丙基-3,4-二氢-2H-1,3-苯并噁嗪基)苯(tp-ala). 采用核磁共振谱、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见吸收光谱和差示扫描量热表征了tp-ala的结构和固化行为, 用热失重分析、动态热机械分析和荧光光谱测试了固化物P-tp-ala的热性能及光学性能. 结果表明, 烯丙基的引入使P-tp-ala玻璃化转变温度高达322 ℃, 5%的热失重温度为351 ℃, 800 ℃残炭率达到61.4%, 与不含烯丙基的三元酚型苯并噁嗪相比具有较好的耐热性. 在233 nm激发波长下, P-tp-ala的荧光发射波长为350 nm, 具有荧光性能. 由于P-tp-ala中的芳香含量高, 使其折射率高达1.6325, 在防折射涂层方面有很好的应用潜力.

关键词: 含烯丙基的三元酚型聚苯并噁嗪, 热性能, 光学性能

Abstract:

1,3,5-Tri(3-allyl-3,4-dihydro-2H-1,3-benzoxa-zinyl)benzene(tp-ala) was synthesized using allyl amine, para-formaldehyde and new synthesized 1,3,5-tri(p-hydroxyl-phenyl)benzene. The chemical structure of tp-ala was characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy(¹H NMR, ¹³C NMR), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR) and ultraviolet and visible absorption spectroscopy(UV-Vis). The curing behavior of tp-ala was studied by differential scanning calorimetry(DSC) analysis. The thermal and optical properties of cured tp-ala(P-tp-ala) were observed. The results showed that by introducing the allyl-group, the T_g of P-tp-ala was 322 ℃. 5% mass loss temperature was at 356 ℃ and the char yield at 800 ℃ was 61.4%, which were higher than those of the reported trisphenol-based polybenzoxazines. P-tp-ala also showed photoluminescent property. The fluorescence emission wavelength of P-tp-ala under an excitation at 233 nm was at 350 nm. In addition, due to the high aromatic content of P-tp-ala, P-tp-ala had a high refractive index of 1.6325. The high refractive-index characteristic makes P-tp-ala thermoset a potential candidate in antireflective coating.

Key words: Allyl-containing trisphend-based polybenzoxazine, Thermal property, Photoluminescent property

中图分类号:

O631

TrendMD:

朱春莉, 柏海见, 耿鹏飞, 魏延泽, 鲁在君. 含烯丙基的三元酚型苯并噁嗪的合成及性能. 高等学校化学学报, 2014, 35(11): 2494.

ZHU Chunli, BAI Haijian, GENG Pengfei, WEI Yanze, LU Zaijun. Synthesis and Properties of Allyl-containing Trisphenol-based Benzoxazine^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(11): 2494.

图/表 11

Scheme 1 Synthetic routes of TP

Scheme 2 Synthetic route of tp-ala

Fig.1 1H NMR spectrum of tp-ala

Fig.2 13C NMR spectrum of tp-ala

Fig.3 FTIR spectrum of tp-ala

Fig.4 UV-Vis spectra of TP(a) and tp-ala(b) Solvent: CH2Cl2; cTP=1.0×10-6 mol/L, ctp-ala=1.0×10-6 mol/L.

Fig.5 DSC curve of tp-ala

Fig.6 DMA thermogram of P-tp-ala

Fig.7 TGA thermogram of P-tp-ala in N2

Table 1 Thermal properties of P-tp-ala

Polymer	G″_max/MPa	tanδ_max/℃	T_d,5%/℃	T_d,10%/℃	Char yield(%)
P-tp-pa^[18]	206	243	322	358	54.7
P-dp-ala^[16]	298	322	343	367	28.0
P-tp-ala	288	322	351	386	61.4

Fig.8 Photoluminescent spectra of TP(a), tp-ala(b), and P-tp-ala(c) under an excitation at 233 nm

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