苯并噁嗪树脂通常由酚、伯胺和醛类化合物经Mannich缩合一步反应合成，也可由邻羟基苯甲醛与胺类化合物通过三步法合成得到。苯并噁嗪树脂最显著的有点是其具有灵活的分子结构可设计性，可通过分子化学结构设计来调控目标性能。随着新型苯并噁嗪树脂系列产品的不断推出，目前该树脂已具备与双马来酰亚胺树脂相当的耐热性，与环氧树脂相当的工艺性以及优异的阻燃、低烟、低毒性，有望发展成为与环氧、酚醛、双马来酰亚胺等基础树脂同等重要的热固性树脂材料。
江苏大学张侃教授团队基于近期在高性能苯并噁嗪树脂及其复合材料领域的研究基础，通过设计合成系列具有多轮环结构的苯并噁嗪单、双官树脂单体，研究处于多轮环结构中的噁嗪环其开环固化机理。通过对具有多轮环结构的苯并噁嗪单体精准合成，实现了苯并噁嗪热固性树脂本征低温固化的特性。本工作丰富了苯并噁嗪树脂结构，帮助同行研究者进一步深入理解苯并噁嗪树脂结构中稠环结构对固化温度的影响。文章以《Oxazine Ring-Containing Polycyclic Monomers: A Class of Benzoxazine Thermosetting Resins with Intrinsically Low Curing Temperature》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博士生杨蕊，硕士生陈倩与盛维琛副教授参与了此项工作。该研究得到了国家自然科学基金与江苏省青蓝工程的经费支持。图1. 由Mannich缩合一锅法（a）、三步法（b）以及N,O-缩醛合成法（c）制备苯并噁嗪树脂线路图。
图2. 具有多轮环结构的苯并噁嗪树脂单体核磁氢谱图。
图3. 具有多轮环结构苯并噁嗪树脂单体与商业化BA-a树脂固化温度对比图。
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、难回收利用等不足。该工作是团队近期关于低温固化型苯并噁嗪树脂相关研究的最新进展之一，通过新型合成路线与多轮环结构设计创新有望解决商业化苯并噁嗪树脂固化温度过高的难题。此外，团队近年来从分子设计角度出发，深入探索热固性树脂单体的分子结构与固化机理及树脂材料性能的关联，创新高性能苯并噁嗪树脂体系（Macromolecules, 2018, 51, 6524-6533; Macromolecules, 2018, 51, 7574-7585; Macromolecules, 2019, 52, 7386-7395; Macromolecules, 2022, 55, 6973-6981; Macromolecules, 2023, 56, 1311-1323; Macromolecules, 2023, 56, 6667-6678），发展可再生绿色生物基热固性树脂性能优化方法（Green Chemistry, 2020, 22, 1209-1219; Macromolecules, 2022, 55, 3106-3115; Chemical Engineering Journal, 2022, 448, 137670; Chemical Engineering Journal, 2023, 457, 141232），设计制备多种新型树脂基功能化材料（Carbon, 2024, 221, 118892; Journal of Materials Chemistry A, 2024, 12, 9113-9123; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2024, 12, 1728-1739）。团队坚持将基础研究与应用推广紧密结合，旨在开发并商业化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.4c00829
张侃，教授，博士生导师，江苏大学高分子材料研究所所长。长期从事热固性树脂的分子设计合成及树脂基材料绿色化与高性能化发展研究。主持国家自然科学基金（2项）、国家重点研发计划子课题、国家农业重大项目子任务、江苏省政策引导类计划（国际科技合作）、江苏省自然科学基金、江苏大学优秀青年学术带头人培育计划以及企业横向等项目50余项。以第一/通讯作者在包括Macromolecules (11篇)、ACS Nano、Green Chemistry、Chemical Engineering Journal、Carbon等期刊发表论文100余篇，受邀参编国际专著3本，以第一发明人授权国家发明专利20余件。担任《塑料工业》、《精细化工》青年编委，江苏省复合材料学会理事。曾获 “江苏省六大人才高峰高层次人才”、 “江苏高校青蓝工程优秀青年骨干教师”、 “中国石油和化工自动化应用协会技术发明二等奖”、“中国轻工业联合会科技进步三等奖”等荣誉与奖励。![]()
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