开发高性能树脂基体材料是实现聚合物基复合材料轻量化和多功能化的迫切要求。随着新型高分子材料的不断问世，苯并噁嗪以其灵活多变的结构可控性为这一要求创造了条件。苯并噁嗪可通过选用不同的酚源和胺源化合物来引入功能化基团，也可采用丰富的有机合成方法来调控其分子结构，从而赋予固化后树脂材料特殊的目标性能。
据此，江苏大学张侃副教授团队基于近期在高性能与生物基苯并噁嗪树脂方面的研究基础，与阿根廷布宜诺斯艾利斯大学Pablo Froimowicz教授共同设计了含三蝶烯结构新型苯并噁嗪树脂。通过双官单体与主链型苯并噁嗪的分子精准合成，将三蝶烯结构成功引入到了苯并噁嗪树脂结构中，实现了苯并噁嗪热固性树脂的高热稳定特性。本工作丰富了苯并噁嗪树脂结构，新合成的三蝶烯基苯并噁嗪树脂有望作为基体应用于阻燃、高耐热复合材料。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》为题，在线发表在《Macromolecules》。文章第一作者是江苏大学材料科学与工程学院硕士生谢琳，博士生杨蕊与本科生李楠共同完成了本工作。该研究得到了国家自然科学基金与江苏省青蓝工程的支持。
图1. （a）含三蝶烯结构双官苯并噁嗪树脂单体的合成；（b）苯并噁嗪单体核磁氢谱图；（c）苯并噁嗪单体核磁碳谱图。
图2. （a）基于Diels-Alder反应合成主链型聚（苯并噁嗪-三蝶烯）共聚物；主链型苯并噁嗪共聚物的红外光谱图（b）与核磁氢谱图（c）。
图3. 主链型苯并噁嗪固化过程的原位红外光谱图（a）、差式扫描量热分析曲线图（b）及其固化反应机理示意图（c）。
该工作是团队近期关于高性能苯并噁嗪树脂相关研究的最新进展之一。在实际应用过程中，苯并噁嗪树脂由于自身优异的热学、力学和电学性能，有望在诸多应用场合取代传统的环氧、酚醛、双马来酰亚胺树脂等热固性树脂。然而，相比于传统商业化树脂材料，苯并噁嗪树脂的发展起步较晚，目前还存在固化温度高、固化后材料过脆、不可持续发展等不足。为此，团队近年来从分子设计角度出发，开拓了邻位苯并噁嗪化学，采用环境友好型生物基原料合成了多系列新型苯并噁嗪树脂（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结构与固化后树脂材料的构效关系，深入研究了苯并噁嗪树脂结构中存在的特殊分子构象以及氢键效应，旨在开发可广泛应用于电子封装、航空航天等领域的树脂基体材料。
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c00853
相关进展
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