[發明專利]一種石墨烯改性苯并噁嗪樹脂及其制備方法

在審

• 申請號: 202111310863.5
• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN113999359A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 劉尚玉;王鵬;權科維;王福剛;孫浩;朱東征;王永成
• 申請（專利權）人: 山東北理華海復合材料有限公司
• 主分類號: C08G14/073
• 分類號: C08G14/073;C08K3/04;C08K7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了，一種石墨烯改性苯并噁嗪樹脂的制備方法，步驟如下：制備苯并噁嗪中間體；苯并噁嗪中間體的改性，對所述苯并噁嗪中間體控溫至80?85℃，攪拌加入石墨烯納米片，繼續反應至反應液透明，結束反應，獲得石墨烯改性苯并噁嗪樹脂。本發明提供的石墨烯改性苯并噁嗪樹脂的制作工藝，采用一步合成的方法即可合成，具有生產工藝簡單可控、生產成本低等優點，同時解決了苯并噁嗪聚合物交聯密度低、性脆、韌性較差、阻燃較差等缺點。

技術領域

本發明涉及苯并噁嗪樹脂技術領域，更具體地說，特別涉及一種石墨烯改性苯并噁嗪樹脂及其制備方法。

背景技術

苯并噁嗪樹脂是一種新型的高性能樹脂。苯并噁嗪樹脂繼承了傳統酚醛樹脂的優異的熱性能、阻燃性和電絕緣性，還具有以下特性：開環聚合過程中無小分子釋放、固化收縮幾乎為零、分子設計性靈活。與目前廣泛使用的環氧、酚醛、雙馬來酰亞胺等樹脂相比，苯噁嗪樹脂的綜合性能更加突出，有望作為飛機艙內阻燃材料、火箭發動機的防熱抗燒蝕材料等，因而在航空航天復合材料領域具有廣泛的應用前景。

然而，在對這類新型熱固性樹脂的研究中發現，單官能度的苯并噁嗪在開環聚合時存在鏈轉移反應，所得聚合物的分子量低，限制了其應用范圍；而雙官能度（如雙酚A型）的苯并噁嗪盡管可用作高性能材料，但由于分子結構自身的特點，致使苯并噁嗪聚合物有交聯密度低、性脆、韌性較差、阻燃較差等缺點。因此，為適應特殊的使用要求，需對苯并噁嗪進行適當的改性，以便獲得滿足要求的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯改性苯并噁嗪樹脂及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種石墨烯改性苯并噁嗪樹脂的制備方法，步驟如下：

S1、制備苯并噁嗪中間體；

S2、苯并噁嗪中間體的改性，對所述苯并噁嗪中間體控溫至80-85℃，攪拌加入石墨烯納米片，繼續反應至反應液透明，結束反應，獲得石墨烯改性苯并噁嗪樹脂。

優選地，所述S1具體步驟為：向反應器中加入酚類化合物、胺類化合物及多聚甲醛，攪拌；

采用梯度升溫的方式將體系溫度升至90～100℃；

保溫反應至體系中反應液透明，結束反應，所得產物為苯并噁嗪中間體。

優選地，所述步驟S2中石墨烯納米片投料質量為所述酚類化合物與所述胺類化合物質量之和的20%～30%。

優選地，所述石墨烯納米片的制備步驟為：取石墨烯粉末倒入聚乙烯吡咯烷酮中，混合均勻后進行超聲波處理，得到石墨烯溶液；

將石墨烯溶液靜置1～3h后取上層清液，將得到的上層清液在90～140℃下熱處理1～3h得到固體粉末；

然后將得到的固體粉末用乙醇洗滌，在90～140℃下熱處理1～3h；

循環以上步驟用乙醇洗滌兩次，得到所需的石墨烯納米片。

優選地，所述步驟S1中分成三個階段將體系溫度升至90～100℃，分別如下：

第一階段，將體系溫度升至60-65℃，在此溫度范圍內保溫1～2小時；

第二階段，將體系溫度升至75～80℃，在此溫度范圍內保溫1～3小時；

第三階段，將體系溫度升至90～100℃，在此溫度范圍內保溫1～2小時。

優選地，所述胺類化合物為芳香胺和脂肪族胺中的單官能胺或多官能胺或二者的組合。

優選地，所述多聚甲醛和所述胺類化合物按照醛基與胺基的摩爾比為2:0.8～1投料，所述酚類化合物和所述胺類化合物按照酚羥基與胺基的摩爾比為1～1.3:1投料，所述酚類化合物為雙酚A或雙酚A與苯酚的組合。

一種石墨烯改性苯并噁嗪樹脂，其根據上述任一所述的制備方法制得。

與現有技術相比，本發明的優點在于：