1,2-Dimetylimidazol CAS: 1739-84-0

Nghiên cứu này khảo sát tác dụng xúc tác của ba loại amin bậc ba—2-methylimidazole (2MI), 1,2-dimethylimidazole (12MI) và 4-dimethylaminopyridine (DMAP)—đối với quá trình trùng hợp mở vòng của hai loại monome benzoxazine: loại bisphenol A/aniline (BA-a) và loại bisphenol A/tert-butylamine (BA-tb). Phương pháp nhiệt lượng quét vi sai (DSC) cho thấy cả ba loại amin đều làm giảm nhiệt độ đóng rắn của cả hai loại benzoxazine; trong đó, DMAP thể hiện hoạt tính xúc tác mạnh nhất đối với BA-a, còn 2MI lại hiệu quả nhất đối với BA-tb. Tuy nhiên, nhìn chung hiệu ứng xúc tác thể hiện rõ rệt hơn ở BA-a, do nhóm tert-butyl (có tính đẩy electron) trong BA-tb làm giảm tính ái điện tử của nguyên tử carbon trên vòng oxazine và làm tăng hiệu ứng án ngữ không gian. Các phân tích FTIR và ¹H NMR xác nhận rằng các chất xúc tác đã thúc đẩy quá trình mở vòng oxazine, sự hình thành nhóm hydroxyl phenolic và quá trình tạo liên kết ngang thông qua cấu trúc cầu nối Mannich và N,O-acetal, đồng thời phát hiện sự hiện diện của các chất trung gian dạng ion iminium trong quá trình phản ứng. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) chỉ ra rằng mặc dù các amin giúp giảm nhiệt độ đóng rắn, chúng lại làm giảm nhẹ độ bền nhiệt của sản phẩm polybenzoxazine đã đóng rắn; nguyên nhân là do độ nhớt tăng nhanh làm cản trở việc đạt được mật độ liên kết ngang tối ưu. Cơ chế phản ứng được đề xuất bao gồm sự tấn công ái nhân của các amin vào nguyên tử carbon trên vòng oxazine (đối với DMAP và 12MI) hoặc cơ chế xúc tác kép axit-bazơ (đối với 2MI), trong đó proton của nhóm amin thứ cấp trên 2MI thực hiện proton hóa nguyên tử oxy của vòng, tiếp theo là sự tấn công ái nhân của bazơ liên hợp tương ứng, cuối cùng dẫn đến sự hình thành mạng lưới polymer thông qua các cầu nối arylamine Mannich và các liên kết phenoxy.