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江蘇大學張侃團隊《Macromolecules》: 含三蝶烯結構的新型苯并噁嗪樹脂
2022-08-13  來源:高分子科技

  開發高性能樹脂基體材料是實現聚合物基復合材料輕量化和多功能化的迫切要求。隨著新型高分子材料的不斷問世,苯并噁嗪以其靈活多變的結構可控性為這一要求創造了條件。苯并噁嗪可通過選用不同的酚源和胺源化合物來引入功能化基團,也可采用豐富的有機合成方法來調控其分子結構,從而賦予固化后樹脂材料特殊的目標性能。


  據此,江蘇大學張侃副教授團隊基于近期在高性能與生物基苯并噁嗪樹脂方面的研究基礎,與阿根廷布宜諾斯艾利斯大學Pablo Froimowicz教授共同設計了含三蝶烯結構新型苯并噁嗪樹脂。通過雙官單體與主鏈型苯并噁嗪的分子精準合成,將三蝶烯結構成功引入到了苯并噁嗪樹脂結構中,實現了苯并噁嗪熱固性樹脂的高熱穩定特性。本工作豐富了苯并噁嗪樹脂結構,新合成的三蝶烯基苯并噁嗪樹脂有望作為基體應用于阻燃、高耐熱復合材料。文章以《Competitive study of novel triptycene-containing benzoxazine monomers and a thermoresponsive linear main-chain type benzoxazine copolymer: Synthesis, polymerization, and thermal properties of their polymers》為題,在線發表在《Macromolecules》。文章第一作者是江蘇大學材料科學與工程學院碩士生謝琳,博士生楊蕊與本科生李楠共同完成了本工作。該研究得到了國家自然科學基金與江蘇省青藍工程的支持。

 

1. a)含三蝶烯結構雙官苯并噁嗪樹脂單體的合成;(b)苯并噁嗪單體核磁氫譜圖;(c)苯并噁嗪單體核磁碳譜圖。


 
2. a)基于Diels-Alder反應合成主鏈型聚(苯并噁嗪-三蝶烯)共聚物;主鏈型苯并噁嗪共聚物的紅外光譜圖(b)與核磁氫譜圖(c)。


3. 主鏈型苯并噁嗪固化過程的原位紅外光譜圖(a)、差式掃描量熱分析曲線圖(b)及其固化反應機理示意圖c)。


  該工作是團隊近期關于高性能苯并噁嗪樹脂相關研究的最新進展之一。在實際應用過程中,苯并噁嗪樹脂由于自身優異的熱學、力學和電學性能,有望在諸多應用場合取代傳統的環氧、酚醛、雙馬來酰亞胺樹脂等熱固性樹脂。然而,相比于傳統商業化樹脂材料,苯并噁嗪樹脂的發展起步較晚,目前還存在固化溫度高、固化后材料過脆、不可持續發展等不足。為此,團隊近年來從分子設計角度出發,開拓了鄰位苯并噁嗪化學,采用環境友好型生物基原料合成了多系列新型苯并噁嗪樹脂(Macromolecules, 2018, 51, 6524-6533; Macromolecules, 2018, 51, 7574-7585; Macromolecules, 2019, 52, 7386-7395; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2019, 7, 9399-9407; Polymer Chemistry, 2019, 10, 2387-2396; Green Chemistry, 2020, 22, 1209-1219; Macromolecular Rapid Communications, 2020, 41, 1900625; Polymer Chemistry, 2021, 21, 5059-5068; Polymer Chemistry, 2022, 13, 3639-3649; Macromolecules, 2022, 55, 3106-3115; Chemical Engineering Journal, 2022, 448, 137670),探索了苯并噁嗪分子結構與固化后樹脂材料的構效關系,深入研究了苯并噁嗪樹脂結構中存在的特殊分子構象以及氫鍵效應,旨在開發可廣泛應用于電子封裝、航空航天等領域的樹脂基體材料。


  原位鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c00853

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(責任編輯:xu)
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