CN111592502A - 联苯多胺型苯并噁嗪及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种联苯多胺型苯并噁嗪及其制备方法,属于材料领域。联苯多胺型苯并噁嗪的通过联苯多胺结构的引入,使得联苯多胺型苯并噁嗪及由其制得的苯并噁嗪树脂,具有较低介电常数及介电损耗,同时制备方式简单可靠。
Description
技术领域
本申请涉及材料领域,具体而言,涉及一种联苯多胺型苯并噁嗪及其制备方法。
背景技术
苯并噁嗪是一种以酚类化合物、醛类和胺类化合物为原料合成的一类含氮、氧六元杂环的新型酚醛树脂单体。在加热或催化剂作用下发生开环聚合,生成含有氮,氧六元杂环的类似酚醛树脂的网状结构,即苯并噁嗪树脂。苯并噁嗪在聚合过程没有小分子物质放出,因而聚合收缩率低。其聚合后的苯并噁嗪树脂和传统的酚醛树脂相比,有更好的阻燃效果和耐化学性能,具有低粘度,低介电常数和较好的分子设计性等优点,可以用于电子封装材料,高性能树脂及高性能复合材料等领域。
但是,如何进一步降低介电常数及低介电损耗,获得更优异的效果,仍然是本领域技术人员不断进行改进的方向。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种联苯多胺型苯并噁嗪及其制备方法,其能够改善上述至少一个的技术问题。
第一方面,本申请实施例提供一种联苯多胺型苯并噁嗪,其结构式如下:
其中,R包括H、烷基、烯丙基或萘环基,n≥1。
可选地,n=1-5。。
上述结构的联苯多胺型苯并噁嗪,通过联苯结构的引入,使其具有较低膨胀系数和较低介电常数及介电损耗。
第二方面,本申请实施例提供一种上述联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,包括:
将联苯多胺化合物、酚类化合物和醛类化合物经溶剂法聚合所得。
其中,醛类化合物包括甲醛和/或聚甲醛。
酚类化合物包括单官能团酚类化合物。
联苯多胺化合物的结构如下:
其中,n≥1。
可选地,n=1-5。
在上述实现过程中,通过合适的原料选择以及合适的制备方式(溶剂法)的,有效制得联苯多胺型苯并噁嗪,且制得的联苯多胺型苯并噁嗪的收率可高达90%以上,有效提高原料的利用度。
在一种可能的实施方案中,联苯多胺化合物的胺基官能团与酚类化合物的酚羟基官能团的物质的量之比为1:0.5-1:2.5,联苯多胺化合物的胺基官能团与和醛类化合物的醛基官能团的物质的量之比为1:1-1:5。
通过上述合理的配比,能够保证胺基完全被反应完,生成本申请所示的联苯多胺型苯并噁嗪。
在一种可能的实施方案中,聚合包括:将含有酚类化合物和醛类化合物的第一混合溶液加热至60-90℃,添加联苯多胺化合物溶液,添加完毕后,在70-120℃保温0-360min;或,聚合包括:将含有酚类化合物、醛类化合物以及联苯多胺化合物的第二混合溶液,加热至60-120℃保温5-360min。
在上述实现过程中,通过第一种分步的方式添加联苯多胺化合物溶液的设置方式,使得反应更为温和可控,同时能够保证滴加的联苯多胺化合物能够反应充分,并且由于添加的过程中,酚类化合物、醛类化合物以及联苯多胺化合物已经在进行聚合反应,因此,滴加后可根据实际的情况选择保温操作,使其充分反应。第二种一步混合的方式进行聚合反应,流程更为简单。
可选地,添加时间不超过120min。
可选地,添加的方式为滴加。
利用滴加的方式,使得滴加的联苯多胺化合物能够被充分且快速的反应。
在一种可能的实施方案中,联苯多胺化合物溶液的质量浓度为10-80%。
在一种可能的实施方案中,第一混合溶液的溶剂、第二混合溶液的溶剂以及联苯多胺化合物溶液的溶剂分别包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、二氧六环、甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲苯、二甲基亚砜、甲基异丁基酮中的一种或多种。
在一种可能的实施方案中,酚类化合物包括酚类化合物包括苯酚、间甲酚、对甲酚、烯丙基苯酚、对叔丁基苯酚、萘酚、邻苯酚及联苯酚,邻苯酚包括邻甲酚。
在一种可能的实施方案中,联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法还包括:
于聚合反应结束后,冷却,抽滤,50-60℃真空烘干。
第三方面,本申请实施例提供一种苯并噁嗪树脂,其由第一方面提供的联苯多胺型苯并噁嗪经开环聚合所得。
上述苯并噁嗪树脂具有较低介电常数及介电损耗,可用于电子封装材料,高性能树脂及高性能复合材料等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例2、实施例3获得的联苯多胺型苯并噁嗪的FT-IR测试图谱。
具体实施方式
下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本申请,而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本申请实施例的联苯多胺型苯并噁嗪及其制备方法进行具体说明:
一种联苯多胺型苯并噁嗪,其结构式如下:
其中,R包括H、烷基、烯丙基或萘环基,,n≥1。
可选地,n=1-5,例如n=1、2、3、4或5。
其中,烷基包括但不局限于甲基、乙基、丙基、叔丁基等。
一种上述联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其包括:
将联苯多胺化合物、酚类化合物和醛类化合物经溶剂法聚合所得。
其中,联苯多胺化合物的结构如下:
其中,n≥1。
可选地,n=1-5,例如n=1、2、3、4或5。
醛类化合物包括甲醛和/或聚甲醛,例如醛类化合物为甲醛或聚甲醛,也可以为甲醛和聚甲醛的混合物。
酚类化合物包括单官能团酚类化合物,其中本申请中的单官能团酚类化合物是指酚类化合物仅含有一个酚羟基的酚类物质。
具体地,酚类化合物包括但不局限于苯酚,还可以为间甲酚、对甲酚、烯丙基苯酚、对叔丁基苯酚、萘酚、邻苯酚及联苯酚,邻苯酚包括邻甲酚。
其中,为了保证聚合后的联苯多胺化合物的胺基官能团被充分反应,可选地,联苯多胺化合物的胺基官能团与酚类化合物的酚羟基官能团的物质的量之比为1:0.5-1:2.5,例如联苯多胺化合物的胺基官能团与酚类化合物的酚羟基官能团的物质的量之比为1:0.5、1:1、1:1.5、1:2或1:2.5等,联苯多胺化合物的胺基官能团与和醛类化合物的醛基官能团的物质的量之比为1:1-1:5,例如联苯多胺化合物的胺基官能团与和醛类化合物的醛基官能团的物质的量之比为1:1、1:1.5、1:2、1:3、1:3.5、1:4或1:5等。
需要说明的是,当醛类化合物为聚甲醛时,将聚甲醛按照甲醛的分子量进行换算获得其醛基官能团。
可选地,本申请提供的经溶剂法聚合的方式有两种,分别如下:
第一种方式中:
聚合包括:将含有酚类化合物和醛类化合物的第一混合溶液加热至60-90℃,添加联苯多胺化合物溶液,添加完毕后,在70-120℃保温0-360min。
需注意的是,添加过程中应使加入联苯多胺化合物溶液的混合溶液保持60-90℃的温度,以提高其反应效率。
其中,第一混合溶液的溶剂以及联苯多胺化合物溶液的溶剂分别包括:甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、二氧六环、甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲苯、二甲基亚砜、甲基异丁基酮中的一种或多种。
可选地,第一混合溶液的溶剂以及联苯多胺化合物溶液的溶剂相同。
其中,第一混合溶液可以由以下方式制得:例如反应釜中加入溶剂、酚类化合物和醛类化合物,搅拌所得,或者将酚类化合物溶液和醛类化合物溶液混合所得,在此不做限定。
可选地,在第一混合溶液中添加联苯多胺化合物溶液的时间大于零且添加时间不超过120min;根据实际的添加方式、添加的量以及添加的时间的限定设定每分钟添加的量,可选地,在第一混合溶液中添加联苯多胺化合物溶液的时间为1-120min,进一步例如5-120min。
可选地,添加的方式为滴加,通过滴加的设定方式,提高接触面积,使反应更充分,同时滴加过程中每分钟添加的量量保持不变。
可选地,联苯多胺化合物溶液的质量浓度为10-80%,例如联苯多胺化合物溶液的质量浓度为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%或80%等。
第二种方式中:
聚合包括:将含有酚类化合物、醛类化合物以及联苯多胺化合物的第二混合溶液,加热至60-120℃保温5-360min。
可选地,加热至60-120℃保温30-360min,进行聚合反应。
可选地,第二混合溶液的溶剂包括:甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、二氧六环、甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲苯、二甲基亚砜、甲基异丁基酮中的一种或多种。
其中,第二混合溶液可以先将将酚类化合物、醛类化合物以及联苯多胺化合物混合,然后被溶剂溶解所得,也可以为先将酚类化合物、醛类化合物以及联苯多胺化合物分别溶解,然后将得到的酚类化合物溶液、醛类化合物溶液以及联苯多胺化合物溶液混合所得,其中,混合为室温条件下,本领域技术人员可根据实际的需求进行选择。
无论上述第一种方式还是第二种方式,聚合反应过程中,保温反应气氛为惰性气氛或空气气氛下,可选为惰性气氛,具体例如在氮气,氩气气氛下进行。
聚合反应完成后,联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法均还包括:于聚合反应结束后,冷却降温至室温,抽滤,50-60℃真空烘干,获得联苯多胺型苯并噁嗪,获得的联苯多胺型苯并噁嗪为黄色或黄色透明状的固体。
本申请还提供一种苯并噁嗪树脂,其是由本申请提供的联苯多胺型苯并噁嗪经聚合所得。
其中,联苯多胺型苯并噁嗪的聚合方式包括在加热或催化剂作用下发生开环聚合,生成含有氮,氧六元杂环的类似酚醛树脂的网状结构,具体可参考相关技术,在此不做限定。
以下结合实施例对本申请的联苯多胺型苯并噁嗪及其制备方法作进一步的详细描述。
以下实施例中所涉及的联苯多胺化合物的结构均为:
实施例1
一种联苯多胺型苯并噁嗪,其结构式如下:
该联苯多胺型苯并噁嗪由以下方法制得:
称取84g联苯多胺化合物溶解于二氧六环中,配制成质量浓度为40%的联苯多胺化合物溶液。
在500ml四口瓶中依次加入二氧六环150g、多聚甲醛24g、苯酚38g搅拌升温至75℃,开始向其滴加联苯多胺化合物溶液,100min滴加完毕,然后在90℃保温反应90min。反应结束后脱去溶剂,得到黄色固体119.09g,联苯多胺型苯并噁嗪的产品收率为90.5%。
对获得的黄色固体进行FT-IR测试,其在943cm-1处出现噁嗪环特征吸收峰,1035cm-1、1111.5cm-1处吸收峰分布对应噁嗪环上C-O-C对称和反对称伸缩振动峰,说明噁嗪环成功制取。
实施例2
一种联苯多胺型苯并噁嗪,其由以下方法制得:
称取170g联苯多胺化合物溶解于甲苯中,配制成质量浓度为30%的联苯多胺化合物溶液。
在1000ml四口瓶中依次加入甲苯650g、多聚甲醛48g、苯酚76g后,搅拌升温至80℃,开始向四口瓶中滴加联苯多胺化合物溶液,100min滴加完毕;然后在85℃保温反应120min。反应结束脱去溶剂,得到透明黄色固体229.4g,联苯多胺型苯并噁嗪的产品收率为86.5%。
实施例3
一种联苯多胺型苯并噁嗪,其结构式如下:
该联苯多胺型苯并噁嗪由以下方法制得:
称取170g联苯多胺化合物溶解于甲苯中,配制成质量浓度为60%的联苯多胺化合物溶液。
在1000ml四口瓶中依次加入甲苯500g、多聚甲醛48g、4-甲基苯酚95.2g,搅拌升温,当温度达到80℃时,开始向内滴加联苯多胺化合物溶液,90min滴加完,然后在90℃保温反应180min,反应结束脱去溶剂,得到透明黄色固体236.5g,收率83.3%。
对实施例2和实施例3获得的透明黄色固体进行FT-IR测试,结果如图1所示,实施例2和实施例3在943cm-1处均出现噁嗪环特征吸收峰,1035cm-1、1111.5cm-1处吸收峰分布对应噁嗪环上C-O-C对称和反对称伸缩振动峰,说明实施例2和3的噁嗪环成功制取。
实施例4
一种联苯多胺型苯并噁嗪,其结构式如下:
在500ml四口瓶中加入84g联苯多胺化合物、多聚甲醛24g、烯丙基苯酚54.2g,搅拌均匀,加入二氧六环300g,搅拌溶解,升温至90℃保温反应150min,反应结束后脱去溶剂,得到黄色固体88g,收率73.5%。
对获得的透明黄色固体进行FT-IR测试,其在943cm-1处出现噁嗪环特征吸收峰,1035cm-1、1111.5cm-1处吸收峰分布对应噁嗪环上C-O-C对称和反对称伸缩振动峰,说明噁嗪环成功制取。
一种联苯多胺型苯并噁嗪树脂,其由实施例1或实施例3提供的联苯多胺型苯并噁嗪加热至100-250℃开环聚合所得。
试验例
以本申请实施例1制得的联苯多胺类苯并噁嗪为试验组,设置双酚类苯并噁嗪作为对照组1,设置双胺类苯并噁嗪作为对照组2,进行介电常数以及介电损耗的测定。
其中,对照组1的双酚类苯并噁嗪的合成方法如下:
三口瓶中依次加入双酚A50g、多聚甲醛30、甲苯100g,升温75℃,滴加苯胺溶液43g(溶剂为甲苯),滴加完,保温反应2h。反应结束,脱去溶剂,降至室温得到黄色固体。
对照组2的双胺型苯并噁嗪的合成方法如下:
三口瓶中依次加入4,4'-二氨基二苯甲烷40g、多聚甲醛27g、苯酚30g、甲苯80g,升温至90℃反应3h,反应结束脱去溶剂,降温后得到深黄色固体。
介电常数以及介电损耗的测定的试验条件为:
电性能测试仪器:QBG-1A型品质因素测量仪,测试频率:1MHZ,在25℃下测试。
结果如表1所示:
表1对照组1、对照组2以及试验组的性能比较
根据表1,可以明显看出,本申请采用的联苯多胺型苯并噁嗪的介电常数以及介电损耗有效低于现有的对照组1以及对照组2。
综上所述,联苯多胺型苯并噁嗪及苯并噁嗪树脂,通过将联苯结构引入到联苯多胺型苯并噁嗪中,使其具有较低介电常数及介电损耗,同时通过溶剂法,操作简单且可控,保证了制得的联苯多胺型苯并噁嗪及苯并噁嗪树脂的性能较佳。
以上所述仅为本申请的具体实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
3.根据权利要求2所述的联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其特征在于,所述联苯多胺化合物的胺基官能团与所述酚类化合物的酚羟基官能团的物质的量之比为1:0.5-1:2.5,所述联苯多胺化合物的胺基官能团与和所述醛类化合物的醛基官能团的物质的量之比为1:1-1:5。
4.根据权利要求2所述的联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其特征在于,所述聚合包括:将含有所述酚类化合物和所述醛类化合物的第一混合溶液加热至60-90℃,添加联苯多胺化合物溶液,添加完毕后,在70-120℃保温0-360min;
或,所述聚合包括:将含有所述酚类化合物、所述醛类化合物以及所述联苯多胺化合物的第二混合溶液,加热至60-120℃保温5-360min。
5.根据权利要求4所述的联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其特征在于,添加时间不超过120min;
可选地,添加的方式为滴加。
6.根据权利要求4所述的联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其特征在于,所述联苯多胺化合物溶液的质量浓度为10-80%。
7.根据权利要求4所述的联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其特征在于,所述第一混合溶液的溶剂、所述第二混合溶液的溶剂以及所述联苯多胺化合物溶液的溶剂分别包括:甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、二氧六环、甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲苯、二甲基亚砜、甲基异丁基酮中的一种或多种。
8.根据权利要求2-7任意一项所述的联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其特征在于,所述酚类化合物包括苯酚、间甲酚、对甲酚、烯丙基苯酚、对叔丁基苯酚、萘酚、邻苯酚及联苯酚,所述邻苯酚包括邻甲酚。
9.根据权利要求2-7任意一项所述的联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法,其特征在于,所述联苯多胺型苯并噁嗪的制备方法还包括:
于聚合反应结束后,冷却,抽滤,50-60℃真空烘干。
10.一种苯并噁嗪树脂,其特征在于,由权利要求1所述的联苯多胺型苯并噁嗪经开环聚合所得。
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CN115340505B (zh) * | 2022-07-27 | 2023-12-01 | 同宇新材料(广东)股份有限公司 | 一种低介电二胺型苯并噁嗪、苯并噁嗪树脂及制备方法 |
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CB02 | Change of applicant information | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200828 |
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