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含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物及其制备方法和应用技术

技术编号:20929352 阅读:31 留言:0更新日期:2019-04-20 12:35
含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物及其制备方法和应用,本发明专利技术涉及含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物及其制备方法和应用。本发明专利技术提供了一种含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物及其制备方法和应用。本发明专利技术合成含咔唑结构的咔唑二醛单体,然后制备含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物,该材料作为光电材料,应用于电致变色材料、空穴传输材料、伪装材料、汽车后视镜材料;还可用于离子检测,爆炸物检测。本发明专利技术应用于光电检测与显示领域。

Poly(p-styrene-propylene) Derivatives Containing Carbazole Structure and Cyano Group and Their Preparation and Application

The invention relates to a poly (p-styrene-propylene) derivative containing carbazole structure and cyano group, a preparation method and application thereof, and relates to a poly (p-styrene-propylene) derivative containing carbazole structure and cyano group, and a preparation method and application thereof. The invention provides a poly (p-styrene) propylene derivative containing carbazole structure and cyano group, a preparation method and application thereof. The invention synthesizes carbazole dialdehyde monomer containing carbazole structure, and then prepares poly (p-styrene) derivatives containing carbazole structure and cyano group, which are used as photoelectric materials for electrochromic materials, hole transmission materials, camouflage materials, automotive rearview mirror materials, as well as for ion detection and explosive detection. The invention is applied to the field of photoelectric detection and display.

【技术实现步骤摘要】
含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物及其制备方法和应用
本专利技术涉及含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
聚对苯乙烯撑(PPV)是一类综合性能出众的耐高温高分子材料,具有良好的化学稳定性、优良的介电性能及抗辐射性能等,可以制备成薄膜、复合材料、绝缘漆、电容器材料,广泛应用于航空航天、电致发光、传感器等领域。虽然聚对苯乙烯撑综合性能优异,但传统PPV存在一些缺点,如加工难度高、溶解性差、成膜强度差、柔性差容易碎裂等问题,这大大限制了聚对苯乙烯撑材料在工业上的应用。因此,我们在PPV上引入烷氧基侧链以增强其溶解性,同时在PPV主链上引入亲电基团氰基以改善其电子性能,降低其能带。另外,现在多要求材料具有多功能性与小型化,并且能集成于一个小芯片中,而传统的PPV作为光电材料和检测显示材料由于其溶解性及加工性能的限制稍显不足。因此,PPV类材料在光电检测与显示领域的应用一直都有待提高。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有PPV类材料在光电检测与显示领域应用较少的问题,提供了含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物及其制备方法和应用。本专利技术含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物为含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1或含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2;其中含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1的结构式如下:,式中n为3~10的整数;其中含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2结构式如下:,式中n为3~10的整数。本专利技术含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1的制备方法为:一、合成含咔唑结构的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺的单体将N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺与除水甲苯混合,抽真空通氮气,再置于低温反应釜中,降温至-70摄氏度,加入还原剂二异丁基氢化铝,-70摄氏度条件下搅拌10min,关闭降温阀,保持搅拌直至反应体系温度回升至室温,取出反应体系置于磁力搅拌器上继续搅拌,再依次加入丙酮、乙酸乙酯、氯化铵的氨水溶液,搅拌至体系出现明显分层,其上层为澄清液体,下层有固体析出,将体系抽滤,所得液体旋蒸即得到N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺;二、制备含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物将N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体、溶剂、含有氰基的2-(2-乙基己氧基)-5-甲氧基-1,4-苯二乙腈、叔丁醇钾及催化剂四丁基氢氧化铵加入三口瓶中,升温至50℃搅拌回流20min,冷却后倒入用乙酸酸化的甲醇中,再过滤并用甲醇洗涤固体直至甲醇无颜色,将得到的固体真空干燥,得到含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1;其中步骤一中的N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺与二异丁基氢化铝的体积比为(1.0-1.5)g:(2-3)mL;步骤一中的除水甲苯与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为10mL:(1.0-1.5)g;步骤一中的丙酮与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为:(2-3)mL:(1.0-1.5)g;步骤一中的乙酸乙酯与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为:(2-3)mL:(1.0-1.5)g;步骤二中的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体、2,5-二己氧基苯-1,4-二乙酰腈、叔丁醇钾及催化剂四丁基氢氧化铵的质量比为0.2g:0.15g:0.12g:5mL;步骤二中的溶剂与N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体的体积质量比为20mL:0.2g;溶剂为叔丁醇和四氢呋喃按体积比1:1混合而成。含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2的制备方法为:一、合成含咔唑结构的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺的单体将N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺与除水甲苯混合,抽真空通氮气,再置于低温反应釜中,降温至-70摄氏度,加入还原剂二异丁基氢化铝,-70摄氏度条件下搅拌10min,关闭降温阀,保持搅拌直至反应体系温度回升至室温,取出反应体系置于磁力搅拌器上继续搅拌,再依次加入丙酮、乙酸乙酯、氯化铵的氨水溶液,搅拌至体系出现明显分层,其上层为澄清液体,下层有固体析出,将体系抽滤,所得液体旋蒸即得到N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺;二、制备含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物将N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体、溶剂、含2,5-二己氧基苯-1,4-二乙酰腈、叔丁醇钾及催化剂四丁基氢氧化铵加入三口瓶中,升温至50℃搅拌回流20min,冷却后倒入用乙酸酸化的甲醇中,再过滤并用甲醇洗涤固体直至甲醇无颜色,将得到的固体真空干燥,得到含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2;其中步骤一中的N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺与二异丁基氢化铝的体积比为(1.0-1.5)g:(2-3)mL;步骤一中的除水甲苯与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为10mL:(1.0-1.5)g;步骤一中的丙酮与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为:(2-3)mL:(1.0-1.5)g;步骤一中的乙酸乙酯与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为:(2-3)mL:(1.0-1.5)g;步骤二中的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体、2,5-二己氧基苯-1,4-二乙酰腈、叔丁醇钾及催化剂四丁基氢氧化铵的质量比为0.2g:0.15g:0.12g:5mL;步骤二中的溶剂与N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体的体积质量比为20mL:0.2g;溶剂为叔丁醇和四氢呋喃按体积比1:1混合而成。本专利技术含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物作为光电材料的应用。本专利技术含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2应用在金属离子检测上。本专利技术含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物作为酸碱性气体检测材料的应用。本专利技术含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1应用在爆炸物检测上。本专利技术的有益效果:本专利技术大大扩展了PPV类材料的应用范围,含长碳链的带氰基的聚对苯乙烯撑聚合物材料,由于其优异的耐热性能和机械性能引起了科研工作者极大的兴趣。将具有破坏堆积性能的咔唑基团和长碳链引入聚对苯乙烯撑结构中,不仅能保持原有聚对苯乙烯撑的高热稳定性,而且能够增大其溶解度使成膜能力增强,这不但有利于制造大面积的薄膜电致变色器件,还提供了电活性中心以促进电致变色器件的处理和应用;本专利技术制备的聚对苯乙烯撑衍生物以悬挂式的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺为单体,可以有效地减少聚合物分子链之间的强烈作用力,增加聚合物的溶解性,同时咔唑易于形成阳离子自由基,呈现出不同于中性态咔唑的颜色。本专利技术中的含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物有很高的耐高温的性能,一般在氮气的气氛下,分解温度在350℃以上,适合在器件中使用。将本专利技术含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物材料制成薄膜,在ITO衬底上没有脆裂和破碎现象,在ITO衬底上显示了良好润湿能力。这意味着含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物材料具有良好的膜形成特性,可以用来制作大面积的薄膜。在施加电压的过程中聚合物薄膜能够保持循环圈稳定性良好,可循环20次以上且稳定性良好。本专利技术的聚对苯乙烯撑衍生物的电致变色性能在实际应用中具有以下优越性:(1)具有良好的电化学氧化还原可逆性,经过几十次氧化还原循环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物,其特征在于含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物为含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1或含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2;其中含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1的结构式如下:

【技术特征摘要】
1.含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物,其特征在于含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物为含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1或含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2;其中含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1的结构式如下:,式中n为3~10的整数;其中含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2结构式如下:,式中n为3~10的整数。2.制备如权利要求1所述的含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物的方法,其特征在于含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1的制备方法为:一、合成含咔唑结构的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺的单体将N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺与除水甲苯混合,抽真空通氮气,再置于低温反应釜中,降温至-70摄氏度,加入还原剂二异丁基氢化铝,-70摄氏度条件下搅拌10min,关闭降温阀,保持搅拌直至反应体系温度回升至室温,取出反应体系置于磁力搅拌器上继续搅拌,再依次加入丙酮、乙酸乙酯、氯化铵的氨水溶液,搅拌至体系出现明显分层,其上层为澄清液体,下层有固体析出,将体系抽滤,所得液体旋蒸即得到N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺;二、制备含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物将N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体、溶剂、含有氰基的2-(2-乙基己氧基)-5-甲氧基-1,4-苯二乙腈、叔丁醇钾及催化剂四丁基氢氧化铵加入三口瓶中,升温至50℃搅拌回流20min,冷却后倒入用乙酸酸化的甲醇中,再过滤并用甲醇洗涤固体直至甲醇无颜色,将得到的固体真空干燥,得到含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P1;其中步骤一中的N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺与二异丁基氢化铝的体积比为(1.0-1.5)g:(2-3)mL;步骤一中的除水甲苯与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为10mL:(1.0-1.5)g;步骤一中的丙酮与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为:(2-3)mL:(1.0-1.5)g;步骤一中的乙酸乙酯与N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺的体积质量比为:(2-3)mL:(1.0-1.5)g;步骤二中的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体、2,5-二己氧基苯-1,4-二乙酰腈、叔丁醇钾及催化剂四丁基氢氧化铵的质量比为0.2g:0.15g:0.12g:5mL;步骤二中的溶剂与N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体的体积质量比为20mL:0.2g;溶剂为叔丁醇和四氢呋喃按体积比1:1混合而成。3.制备如权利要求1所述的含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物的方法,其特征在于含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物P2的制备方法为:一、合成含咔唑结构的N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺的单体将N-二(4-苯甲氰)-N’-咔唑苯二胺与除水甲苯混合,抽真空通氮气,再置于低温反应釜中,降温至-70摄氏度,加入还原剂二异丁基氢化铝,-70摄氏度条件下搅拌10min,关闭降温阀,保持搅拌直至反应体系温度回升至室温,取出反应体系置于磁力搅拌器上继续搅拌,再依次加入丙酮、乙酸乙酯、氯化铵的氨水溶液,搅拌至体系出现明显分层,其上层为澄清液体,下层有固体析出,将体系抽滤,所得液体旋蒸即得到N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺;二、制备含咔唑结构及氰基的聚对苯乙烯撑衍生物将N-二(4-苯甲醛)-N’-咔唑苯二胺单体、溶...

【专利技术属性】
技术研发人员:牛海军杨燕焦先轩刘慧隆丛婷婷李宇路庆义
申请(专利权)人:黑龙江大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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