苯并恶嗪与固化反应
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图 1.11 苯并噁嗪化合物的酸催化开环聚合反应（按机理 B）
1.5 苯并噁嗪化合物的应用
由于具有一些传统化合物所不拥有的特殊性能和特点，使得苯并噁嗪化合物 开始越来越受到航天航空、机械制造、交通通信等行业的欢迎，并且随着合成固 化工艺的改良和优化，苯并噁嗪化合物制品的运用前景也被进一步的拓宽，成本 的下降也使得苯并噁嗪化合物制品能够进入越来越多的家庭，加入到为普通人民 大众服务的材料的行列中来。运用该材料可以获得无孔隙、结构致密、表面光滑 且尺寸稳定的层压或模压制品。该化合物可与各种环氧化合物配合应用，可获得 单独应用环氧化合物而不及的优异性能，同时可大大降低成本，可应用于耐高温 玻璃布层压板、模压制品、拉齐成型制品、汽车制动片（以及其他摩檫材料）粘 合化合物、高性能复合材料等。据最新的报道，已合成含乙炔基的聚苯并噁嗪， 次化合物的耐热性可与炔基封端的聚砜和聚酰亚胺相媲美。国内已将聚苯并噁嗪 用做真空泵旋片材料和汽车刹车片材料。由于合成的原料来源广泛，成本与酚醛
苯并噁嗪固化时收缩率接近零，甚至轻微膨胀是因为反应中没有小分子释放 出来。若开发了常温固化技术，就有可能实现真正的零收缩成型。与环氧和不饱 和聚酯化合物的成型收缩率分别为 3%和 8%相比较，固化收缩率低可谓是苯并
噁嗪化合物的一大优点。
图 1.10 苯并噁嗪化合物的酸催化开环聚合反应（按机理 A）
研究人员通过采用 DSC、FTIR、DMA、13C 与 15N 固体 NMR 等测试手段 综合对于苯并噁嗪化合物的热固化进行了研究，认为单官能团或双官能团的苯并 噁嗪化合物会发生如图 1.4 的固化反应，生成如图 1.4 所示的交联网络结构。在 加热过程中，苯并噁嗪开环过程中会形成碳阳离子和亚胺阳离子互变异构体（图 1.5 ）。同时注意到，酚的邻位和对位处的活性不同，会在此生成不同的结构（图 1.6、1.7 ）。
到目前为止，人们对苯并噁嗪化合物合成的热情空前高涨，合成了各种结构 的苯并噁嗪化合物，并对其化学结构和热性能及热分解性能进行了重点考察，结 果列于表 1-1、表 1-2、表 1-3 和表 1-4 。
表 1-1 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/℃ Td5%/℃ Td10%/℃ Char yield(%)
146 342
369
44
150 310
327
32
170 180
-
-
-
114 228
-
32
209 350
-
31
158 305
-
32
238 350
-
28
表 1-2 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/ ℃
Td5%/℃ Td10%/℃
Char yield(%)
200 250
260
45
340 290
结合以上信息，可以看出，对新型苯并噁嗪化合物的研究不仅能考察其自身 的优异性能，还能为复合材料的原料开拓新的发展空间，因此对新材料的开发加 工或改进有着极大的意义。
1.2 苯并噁嗪化合物概述
苯并噁嗪化合物[1~6]（PBZ）又称为 3，4-二氢-1，3-苯并噁嗪，属于六元杂 环结构的中间体，基本结构由 N 和 O 组成，一般由酚类化合物、伯胺类化合物 与甲醛缩合反应制得。苯并噁嗪中间体可以在催化剂（多为阳离子）的作用下发 生开环聚合，聚合产物为类似酚醛化合物的一种网状结构，因此这种化合物又被 称为开环聚合酚醛化合物。
59
N
N
O
O
O
O
S
O
O
N
N
CH3
O
O
CH3
N
N
204 330 366
49
约
205 365 383
58
109 335 365
24.2
1.4 苯并噁嗪的聚合、固化
苯并噁嗪化合物的固化反应是氧-碳链的断裂和邻位加成反应重复进行的结 果。苯并噁嗪化合物的固化通常是通过噁嗪环的开环反应进行的，在苯并噁嗪的 结构中，含有噁嗪六元杂环结构，在热及活泼氢的作用下能进行开环聚合反应。 这种开环自聚反应一般需要 200℃以上的高温，难以适应通常工业化生产工艺和 设备要求。 热固化反应机理：
1.1 引言
随着当前全球航空航天技术及工业技术的飞速发展以及普通民众的生活水 品的提高，对材料的要求开始大幅的提高，以往的普通单一成分材料或天然材料 已经越来越不能满足发展和生活的要求。在这个大背景下，许多拥有多种优异性 质的人工合成材料被开发出来，而其中之一的苯并噁嗪（BZ）化合物就是一种 满足多种要求的产物。由苯并噁嗪化合物聚合而成的化合物一般称为苯并噁嗪化 合物，作为一种新兴的可聚合化合物材料苯并噁嗪化合物拥有许多优异的化学和 物理性能。BZ 一般为热固性化合物，其特性主要表现为体积收缩率几乎为零， 固化产物具有较高的耐热性（可作为新型 H 级材料）及优异的机械电气性能， 自身就具有一定的阻燃性。
有一些文献和研究把苯并噁嗪化合物归结为酚醛化合物的一类或一种，因为 它们在反应机理上有些许相同；在原料方面也有很多共同之处；并且在合成实验 中，如果对反应条件、反应时间、原料的处理或控制不当，往往会使最后的产品 为酚醛化合物或其他化合物产品。
苯并噁嗪化合物是在合成 Mannich 反应中意外发现的，经过多年的研究，以 最简单的单环苯并噁嗪化合物合成为例,其反应可如图 1.1 所示。
图 1.4 单官能团或双官能团的苯并噁嗪化合物的固化反应与结构
图 1.5 苯并噁嗪化合物的开环聚合的引发过程
图 1.6 苯并噁嗪化合物 B-a 的通过阳离子机理的热聚合过程
图 1.7 苯并噁嗪化合物中苯胺的亲电取代反应
对于双酚系的苯并噁嗪Βιβλιοθήκη Baidu言间隔基的吸电子性越大，开环结构越稳定，固化反应 越容易发生，固化温度也越低[16]。而Ishida曾采用在保护气体环境下，加入阳离 子引发剂加热混合聚合固化，在聚合过程中可按反应需要加入一些活泼氢化合物 以及Lewis酸。研究结果表明，酸（PCl5, PCl3, POCl3,TiCl4和AlCl3）的加入会大 大增加固化反应速度，并对生成结构影响巨大[17]。 酸催化固化反应机理：
由于苯并噁嗪化合物结构的多样性和灵活的分子可设计性，因此人们对于新 型的苯并噁嗪化合物的合成工作就从未停过。人们希望能够合成出尽可能多的结 构的单体，并通过对他们的研究和测试找出性能最好并易于生产的苯并噁嗪化合 物。
1.3 苯并噁嗪化合物单体及其性能
苯并噁嗪化合物单体往往又称为预聚体或中间体，是制作热固苯并噁嗪化合 物产品的必须原料。常用的合成方法有溶剂体系合成法、无溶剂体系合成法、悬 浮合成法。溶剂体系合成法是将反应物溶解于适宜溶剂中进行合成。溶剂包括二 噁烷、甲苯、乙醇等。各种文献报道的加料顺序和反应条件各有不同，但都有较 好的产率。值得关注的是，Isida 等用二噁烷做溶剂，用聚甲醛代替通常选择的 甲醛溶液，合成的含苯并噁嗪的硅偶联剂，其纯度超过 99％。无溶剂体系合成 方法是当反应物都是固体时，物理混合、加热至它们的熔点后，保持在适宜的温 度下完成反应。或当反应物中有液体时，简单混合、加热溶解或熔融，使反应混 合物都成为液态，保持在适宜的温度下完成反应。悬浮法则是由多元酚、一元胺、 甲醛溶液合成的多官能团苯并噁嗪预聚物，在以水为分散介质及悬浮剂作用下， 高速搅拌造粒、降温后，洗涤、过滤、干燥，获得粒状苯并噁嗪预聚物。由于悬 浮法以水为分散介质，因而降低了生产成本，避免因溶剂带来的环境污染。另外， 采用这种合成方法还具有反应平稳、收率高以及易于实现连续化生产等优点[7]。
图 1.1 苯并噁嗪化合物合成一般路线
对于详细的合成步骤，一般可分为两步： c甲醛和胺类化合物反应得到 N-羟甲基苯胺类化合物，其反应方程式如图
1.2 和图 1.3 所示。
图 1.2 N-羟甲基苯胺类化合物的合成
d酚类化合物与 N-羟甲基苯胺类化合物合成，其反应方程式为：
图 1.3 苯并噁嗪的第二步合成
Dunkers和Ishida等认为，在酸催化苯并噁嗪固化反应过程中，噁嗪环开环 反应（酸中的质子会从氮原子迁移到氧原子上）生成亚胺阳离子结构，其进一步 与噁嗪化合物反应，同时进行异构化反应，反应过程如图1.8所示。在研究中发 现，强酸和弱酸对催化反应及最终产物的结构的影响是不同的。但该机理未考虑 酸的pKa值在噁嗪聚合过程中控制中间体结构的作用。
370
65
329 491
592
81
350 458
524
74
368 494
539
71
285 348
374
44
表 1-3 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/ Td5%/ Td10%/ Char ℃ ℃ ℃ yield(%)
107 288 356
45
298 343 367
28
249 362 400
66
CH3
O
O
CH3
N
N
295 352 388
66
175 332 371
60
278 450 560
76
表 1-4 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/ Td5%/ Td10%/
Char
℃℃
℃ yield(%)
CH3
O
O
CH3
N
N
300 423 468
68
CH3
O
O
CH3
N
N
252 375 392
图1.9 甲基取代的噁嗪化合物
在固化过程中，已有研究表明无论是单环还是双环苯并恶嗪化合物，其固化 物在室温下的密度均较单体有所降低，既呈现宏观体积膨胀效应；在恒温固化过 程中均呈现了体积收缩，双环苯并恶嗪的恒温固化收缩明显低于单环苯并恶嗪； 固化温度越高，固化时间越长，苯并恶嗪固化物的体积膨胀效应越大[1]。
聚苯并噁嗪的合成可以根据设计的要求选择其他的原料以获得指定要求的 功能基团。本次课题研究主要采用的合成方法主要是一步溶液法，既将合成单体 所需要的原料溶解后依次加入反应体系中，然后通过升温、搅拌、回流、气体保 护等方法达到反应条件并持续反应直到得到最大产量。产品通过洗涤、提纯等后 处理后得到最终产品。
R4
R3
N+
C
R1
R2
亚胺阳离子化学结构
图 1.8 苯并噁嗪化合物的酸催化开环聚合反应
研究人员通过使用如图1.9所示的四种化合物研究苯并噁嗪中苯环上的取 代基的位置对苯并噁嗪的聚合和生成结构的影响。结果表明，苯并噁嗪中苯环上 的取代基的位置会对最终生成的噁嗪聚合物的结构有较大影响。两种机理分别如 图1.10和1.11所示。
化合物相当，并且和其他材料复合后能够发展出更多更好的高性能材料，因此苯 并噁嗪化合物具有广泛的应用价值和研究前景[1-10]。
在上述步骤中，第一步的合成反应是一个放热反应，反应中放出的热量会对 甲醛产生影响，导致产生多聚甲醛或其他不利于反应的产物，所以对体系的温度 要加以控制，加料也要逐步滴加。
对于合成苯并噁嗪化合物的反应时间，主要取决于 N-羟甲基苯胺类化合物 的合成时间以及酚类化合物与 N-羟甲基苯胺类化合物合成的合成时间。N-羟甲 基苯胺类化合物的反应在 4 小时时，反应基本已完全，达到产率为 91.8%。而苯 并噁嗪化合物的反应，在 4~5 小时时，反应的产率变化很小，反应基本完成[21]。 因此终上所述，采用一步法的反应时间应该为 5 小时左右。
苯并噁嗪化合物是一种特殊的热固性聚合化合物，这类开环聚合反应的特点 是固化过程几乎无低分子物释放。在国外，聚苯并噁嗪化合物的研究进行的较早， 1944 年 Holly 和 Cope 在合成 Mannich 反应产物中意外地发现了苯并噁嗪化合物， 1949 年以来，Burke 等人对苯并噁嗪的合成进行了较为深入的研究，合成了一系 列的含苯并噁嗪的化合物。1990 年后，日、韩及国内也相继开始了对苯并噁嗪 化合物的研究。目前，根据多年来前人对苯并噁嗪化合物合成方法的一些研究， 得到总结出的比较通用的合成方法主要有无溶剂法、悬浮合成法、溶液合成法（一 步法）等。并且在实验室内可以得到较高的产率。作为一种热固性化合物，固化 的最简单方法是将预聚体的环境温度升高到苯并噁嗪的开环反应温度并保持一 段时间，使其交联固化，进而得到具有一定性能的热固性化合物产品。但是由于 化合物的固化温度往往很高，这对产品的制作和生产带来一定的影响和不便，因 此，使用一些合适的催化剂来降低固化所需要的温度也是目前所研究的方向。
1.5 苯并噁嗪化合物的应用
由于具有一些传统化合物所不拥有的特殊性能和特点，使得苯并噁嗪化合物 开始越来越受到航天航空、机械制造、交通通信等行业的欢迎，并且随着合成固 化工艺的改良和优化，苯并噁嗪化合物制品的运用前景也被进一步的拓宽，成本 的下降也使得苯并噁嗪化合物制品能够进入越来越多的家庭，加入到为普通人民 大众服务的材料的行列中来。运用该材料可以获得无孔隙、结构致密、表面光滑 且尺寸稳定的层压或模压制品。该化合物可与各种环氧化合物配合应用，可获得 单独应用环氧化合物而不及的优异性能，同时可大大降低成本，可应用于耐高温 玻璃布层压板、模压制品、拉齐成型制品、汽车制动片（以及其他摩檫材料）粘 合化合物、高性能复合材料等。据最新的报道，已合成含乙炔基的聚苯并噁嗪， 次化合物的耐热性可与炔基封端的聚砜和聚酰亚胺相媲美。国内已将聚苯并噁嗪 用做真空泵旋片材料和汽车刹车片材料。由于合成的原料来源广泛，成本与酚醛
苯并噁嗪固化时收缩率接近零，甚至轻微膨胀是因为反应中没有小分子释放 出来。若开发了常温固化技术，就有可能实现真正的零收缩成型。与环氧和不饱 和聚酯化合物的成型收缩率分别为 3%和 8%相比较，固化收缩率低可谓是苯并
噁嗪化合物的一大优点。
图 1.10 苯并噁嗪化合物的酸催化开环聚合反应（按机理 A）
研究人员通过采用 DSC、FTIR、DMA、13C 与 15N 固体 NMR 等测试手段 综合对于苯并噁嗪化合物的热固化进行了研究，认为单官能团或双官能团的苯并 噁嗪化合物会发生如图 1.4 的固化反应，生成如图 1.4 所示的交联网络结构。在 加热过程中，苯并噁嗪开环过程中会形成碳阳离子和亚胺阳离子互变异构体（图 1.5 ）。同时注意到，酚的邻位和对位处的活性不同，会在此生成不同的结构（图 1.6、1.7 ）。
到目前为止，人们对苯并噁嗪化合物合成的热情空前高涨，合成了各种结构 的苯并噁嗪化合物，并对其化学结构和热性能及热分解性能进行了重点考察，结 果列于表 1-1、表 1-2、表 1-3 和表 1-4 。
表 1-1 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/℃ Td5%/℃ Td10%/℃ Char yield(%)
146 342
369
44
150 310
327
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170 180
-
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114 228
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32
209 350
-
31
158 305
-
32
238 350
-
28
表 1-2 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/ ℃
Td5%/℃ Td10%/℃
Char yield(%)
200 250
260
45
340 290
结合以上信息，可以看出，对新型苯并噁嗪化合物的研究不仅能考察其自身 的优异性能，还能为复合材料的原料开拓新的发展空间，因此对新材料的开发加 工或改进有着极大的意义。
1.2 苯并噁嗪化合物概述
苯并噁嗪化合物[1~6]（PBZ）又称为 3，4-二氢-1，3-苯并噁嗪，属于六元杂 环结构的中间体，基本结构由 N 和 O 组成，一般由酚类化合物、伯胺类化合物 与甲醛缩合反应制得。苯并噁嗪中间体可以在催化剂（多为阳离子）的作用下发 生开环聚合，聚合产物为类似酚醛化合物的一种网状结构，因此这种化合物又被 称为开环聚合酚醛化合物。
59
N
N
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O
O
O
S
O
O
N
N
CH3
O
O
CH3
N
N
204 330 366
49
约
205 365 383
58
109 335 365
24.2
1.4 苯并噁嗪的聚合、固化
苯并噁嗪化合物的固化反应是氧-碳链的断裂和邻位加成反应重复进行的结 果。苯并噁嗪化合物的固化通常是通过噁嗪环的开环反应进行的，在苯并噁嗪的 结构中，含有噁嗪六元杂环结构，在热及活泼氢的作用下能进行开环聚合反应。 这种开环自聚反应一般需要 200℃以上的高温，难以适应通常工业化生产工艺和 设备要求。 热固化反应机理：
1.1 引言
随着当前全球航空航天技术及工业技术的飞速发展以及普通民众的生活水 品的提高，对材料的要求开始大幅的提高，以往的普通单一成分材料或天然材料 已经越来越不能满足发展和生活的要求。在这个大背景下，许多拥有多种优异性 质的人工合成材料被开发出来，而其中之一的苯并噁嗪（BZ）化合物就是一种 满足多种要求的产物。由苯并噁嗪化合物聚合而成的化合物一般称为苯并噁嗪化 合物，作为一种新兴的可聚合化合物材料苯并噁嗪化合物拥有许多优异的化学和 物理性能。BZ 一般为热固性化合物，其特性主要表现为体积收缩率几乎为零， 固化产物具有较高的耐热性（可作为新型 H 级材料）及优异的机械电气性能， 自身就具有一定的阻燃性。
有一些文献和研究把苯并噁嗪化合物归结为酚醛化合物的一类或一种，因为 它们在反应机理上有些许相同；在原料方面也有很多共同之处；并且在合成实验 中，如果对反应条件、反应时间、原料的处理或控制不当，往往会使最后的产品 为酚醛化合物或其他化合物产品。
苯并噁嗪化合物是在合成 Mannich 反应中意外发现的，经过多年的研究，以 最简单的单环苯并噁嗪化合物合成为例,其反应可如图 1.1 所示。
图 1.4 单官能团或双官能团的苯并噁嗪化合物的固化反应与结构
图 1.5 苯并噁嗪化合物的开环聚合的引发过程
图 1.6 苯并噁嗪化合物 B-a 的通过阳离子机理的热聚合过程
图 1.7 苯并噁嗪化合物中苯胺的亲电取代反应
对于双酚系的苯并噁嗪Βιβλιοθήκη Baidu言间隔基的吸电子性越大，开环结构越稳定，固化反应 越容易发生，固化温度也越低[16]。而Ishida曾采用在保护气体环境下，加入阳离 子引发剂加热混合聚合固化，在聚合过程中可按反应需要加入一些活泼氢化合物 以及Lewis酸。研究结果表明，酸（PCl5, PCl3, POCl3,TiCl4和AlCl3）的加入会大 大增加固化反应速度，并对生成结构影响巨大[17]。 酸催化固化反应机理：
由于苯并噁嗪化合物结构的多样性和灵活的分子可设计性，因此人们对于新 型的苯并噁嗪化合物的合成工作就从未停过。人们希望能够合成出尽可能多的结 构的单体，并通过对他们的研究和测试找出性能最好并易于生产的苯并噁嗪化合 物。
1.3 苯并噁嗪化合物单体及其性能
苯并噁嗪化合物单体往往又称为预聚体或中间体，是制作热固苯并噁嗪化合 物产品的必须原料。常用的合成方法有溶剂体系合成法、无溶剂体系合成法、悬 浮合成法。溶剂体系合成法是将反应物溶解于适宜溶剂中进行合成。溶剂包括二 噁烷、甲苯、乙醇等。各种文献报道的加料顺序和反应条件各有不同，但都有较 好的产率。值得关注的是，Isida 等用二噁烷做溶剂，用聚甲醛代替通常选择的 甲醛溶液，合成的含苯并噁嗪的硅偶联剂，其纯度超过 99％。无溶剂体系合成 方法是当反应物都是固体时，物理混合、加热至它们的熔点后，保持在适宜的温 度下完成反应。或当反应物中有液体时，简单混合、加热溶解或熔融，使反应混 合物都成为液态，保持在适宜的温度下完成反应。悬浮法则是由多元酚、一元胺、 甲醛溶液合成的多官能团苯并噁嗪预聚物，在以水为分散介质及悬浮剂作用下， 高速搅拌造粒、降温后，洗涤、过滤、干燥，获得粒状苯并噁嗪预聚物。由于悬 浮法以水为分散介质，因而降低了生产成本，避免因溶剂带来的环境污染。另外， 采用这种合成方法还具有反应平稳、收率高以及易于实现连续化生产等优点[7]。
图 1.1 苯并噁嗪化合物合成一般路线
对于详细的合成步骤，一般可分为两步： c甲醛和胺类化合物反应得到 N-羟甲基苯胺类化合物，其反应方程式如图
1.2 和图 1.3 所示。
图 1.2 N-羟甲基苯胺类化合物的合成
d酚类化合物与 N-羟甲基苯胺类化合物合成，其反应方程式为：
图 1.3 苯并噁嗪的第二步合成
Dunkers和Ishida等认为，在酸催化苯并噁嗪固化反应过程中，噁嗪环开环 反应（酸中的质子会从氮原子迁移到氧原子上）生成亚胺阳离子结构，其进一步 与噁嗪化合物反应，同时进行异构化反应，反应过程如图1.8所示。在研究中发 现，强酸和弱酸对催化反应及最终产物的结构的影响是不同的。但该机理未考虑 酸的pKa值在噁嗪聚合过程中控制中间体结构的作用。
370
65
329 491
592
81
350 458
524
74
368 494
539
71
285 348
374
44
表 1-3 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/ Td5%/ Td10%/ Char ℃ ℃ ℃ yield(%)
107 288 356
45
298 343 367
28
249 362 400
66
CH3
O
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CH3
N
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295 352 388
66
175 332 371
60
278 450 560
76
表 1-4 各种苯并噁嗪化学结构和热性能及热分解性能
分子
Tg/ Td5%/ Td10%/
Char
℃℃
℃ yield(%)
CH3
O
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CH3
N
N
300 423 468
68
CH3
O
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CH3
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252 375 392
图1.9 甲基取代的噁嗪化合物
在固化过程中，已有研究表明无论是单环还是双环苯并恶嗪化合物，其固化 物在室温下的密度均较单体有所降低，既呈现宏观体积膨胀效应；在恒温固化过 程中均呈现了体积收缩，双环苯并恶嗪的恒温固化收缩明显低于单环苯并恶嗪； 固化温度越高，固化时间越长，苯并恶嗪固化物的体积膨胀效应越大[1]。
聚苯并噁嗪的合成可以根据设计的要求选择其他的原料以获得指定要求的 功能基团。本次课题研究主要采用的合成方法主要是一步溶液法，既将合成单体 所需要的原料溶解后依次加入反应体系中，然后通过升温、搅拌、回流、气体保 护等方法达到反应条件并持续反应直到得到最大产量。产品通过洗涤、提纯等后 处理后得到最终产品。
R4
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N+
C
R1
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亚胺阳离子化学结构
图 1.8 苯并噁嗪化合物的酸催化开环聚合反应
研究人员通过使用如图1.9所示的四种化合物研究苯并噁嗪中苯环上的取 代基的位置对苯并噁嗪的聚合和生成结构的影响。结果表明，苯并噁嗪中苯环上 的取代基的位置会对最终生成的噁嗪聚合物的结构有较大影响。两种机理分别如 图1.10和1.11所示。
化合物相当，并且和其他材料复合后能够发展出更多更好的高性能材料，因此苯 并噁嗪化合物具有广泛的应用价值和研究前景[1-10]。
在上述步骤中，第一步的合成反应是一个放热反应，反应中放出的热量会对 甲醛产生影响，导致产生多聚甲醛或其他不利于反应的产物，所以对体系的温度 要加以控制，加料也要逐步滴加。
对于合成苯并噁嗪化合物的反应时间，主要取决于 N-羟甲基苯胺类化合物 的合成时间以及酚类化合物与 N-羟甲基苯胺类化合物合成的合成时间。N-羟甲 基苯胺类化合物的反应在 4 小时时，反应基本已完全，达到产率为 91.8%。而苯 并噁嗪化合物的反应，在 4~5 小时时，反应的产率变化很小，反应基本完成[21]。 因此终上所述，采用一步法的反应时间应该为 5 小时左右。
苯并噁嗪化合物是一种特殊的热固性聚合化合物，这类开环聚合反应的特点 是固化过程几乎无低分子物释放。在国外，聚苯并噁嗪化合物的研究进行的较早， 1944 年 Holly 和 Cope 在合成 Mannich 反应产物中意外地发现了苯并噁嗪化合物， 1949 年以来，Burke 等人对苯并噁嗪的合成进行了较为深入的研究，合成了一系 列的含苯并噁嗪的化合物。1990 年后，日、韩及国内也相继开始了对苯并噁嗪 化合物的研究。目前，根据多年来前人对苯并噁嗪化合物合成方法的一些研究， 得到总结出的比较通用的合成方法主要有无溶剂法、悬浮合成法、溶液合成法（一 步法）等。并且在实验室内可以得到较高的产率。作为一种热固性化合物，固化 的最简单方法是将预聚体的环境温度升高到苯并噁嗪的开环反应温度并保持一 段时间，使其交联固化，进而得到具有一定性能的热固性化合物产品。但是由于 化合物的固化温度往往很高，这对产品的制作和生产带来一定的影响和不便，因 此，使用一些合适的催化剂来降低固化所需要的温度也是目前所研究的方向。