用于光通信的双(二烷基顺丁烯二酰亚胺)衍生物和聚醚酰亚胺制造技术

一种双（二烷基顺丁烯二酰亚胺）衍生物和一种从中构成的聚醚酰亚胺用于光导通信设备。该聚醚酰亚胺具有高反射指数，使得当使用该聚醚酰亚胺作为光导纤维的芯子材料时，外覆材料的选择范围变宽了。而且，涂布性能和对基片的黏附也得到改善，从而提供良好的膜成型性能和热稳定性。此外，因为该聚醚酰亚胺可以降低近红外波长范围的光能损耗，该聚醚酰亚胺作为采用近红外波长的光的光导通信领域中的光导材料是非常有用的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光通信的新材料，特别是涉及可用于光通信的一种聚醚酰亚胺，它可降低近红外波长范围的光能损耗，并具有良好的热稳定性和膜加工性能。光通信的波长范围是在与近红外波长范围相应的800纳米到1550纳米之间变动。因此，理想的是使用某种几乎不吸收属于近红外波长范围波长的光的材料来制造光导通信设备。聚合物通常被用作光学基片，如光学透镜或细密的光盘。近来，为了将这些聚合物用作在近红外波长范围内光传递的光学波导材料已作了很多努力。普通的聚合物一般要吸收与近红外波长范围相应的1000-1700纳米之间的光。这些聚合物对近红外波长范围内的光吸收是由烷基、苯基和其它类似功能基团中碳-氢(C-H)键的伸缩和变形振动引起的谱频谐波造成的。这样，因为有大的光能损耗，将普通聚合物用作使用近红外波长范围光波的光学波导材料是不值得的。为了减少光能损耗，必须将聚合物的光吸收波长区域从近红外波长区域移到更长或更短的波长区域。为了这个目的，提出了一种将C-H键中的氢由氟(F)或氘(D)来代替的方法。特别指出，在用氘取代氢的情况下，C-D键引起在1500纳米波长范围的光吸收，它不适合用于用1500纳米波长的光导通信设备的材料。另一方面，用氟取代氢可以减少在1000-1700纳米范围内波长的光吸收中的光能损耗。用于建造光学设备，如光电子集成电路(OEIC)、光电混合线路板(OEMWB)、混合集成装置、塑料光学纤维或多级芯片模块(MCM)的光学材料，在建造加工过程中，特别在250℃以上的温度下必须具有良好的热稳定性。因为光学材料的热稳定性是一种非常重要的因素，必须仔细考虑光学材料的玻璃化温度、热分解温度、热膨胀系数或双反射。聚酰亚胺是最广泛已知的具有良好热稳定性的聚合物。因为聚酰亚胺在大约400℃高温下是稳定的，利用聚酰亚胺作为光导通信材料的努力一直在进行。然而，一般说来，因为普通聚酰亚胺在它的分子结构中有很多C-H键，在近红外区域出现大的光能损耗。为了克服这个问题，近来提出了用氟原子部分地或全部地取代聚酰亚胺中C-H键上的氢原子的方法。但是，假如氢原子被氟原子取代，聚合物的反射指数将降低。这里，聚合物中氟的含量与反射指数的降低水平成正比。因为用氟原子取代C-H键上的氢原子所得的聚酰亚胺即氟代聚酰亚胺，只有低的反射指数，这样在用其作内层的情况下，能够用于外覆层材料的选择范围变窄了。还有，聚酰亚胺中氟的含量越高，含有聚酰亚胺的复合物的表面张力越低。这样，此复合物往基片上涂布将是困难的，由复合物构成的膜的黏附力也很差。其结果，膜性能将恶化，且所形成的膜容易破碎。因此，将聚酰亚胺实际用作光导通信材料是很困难的。为了解决上述问题，本专利技术的目标是提供一种用于光导通信的聚醚酰亚胺和合成此化合物的中间体。该聚醚酰亚胺降低1000～1700纳米的近红外波长的光能损耗，在200℃或以上具有良好的热稳定性，并有良好的膜加工性能。按照本专利技术的一个方面，提供了一种由化学分子式(1)表达的双(二烷基顺丁烯二酰亚胺)衍生物 (1)其中X1,X2,X3和X4是独立地选于由卤素原子、卤代烷基、卤代芳环基、-NO2、-OR1和-SR1(其中R1是卤代烷基或卤代芳环基)组成的基团；和Z1是选于含有两价的卤代脂肪族烃类，两价的卤代脂环族烃类和两价的卤代芳香族烃类组成的基团。特别优选的是，X1,X2,X3和X4是独立地选自由部分或全部氯代的烷基、部分或全部氯代的芳环基、部分或全部氯代的烷氧基、部分或全部氯代的苯氧基组成的基团。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种用于光导通信的由化学分子式(2)所描述的重复单元组成的聚醚酰亚胺 (2)其中X1和X4是独立地选自由卤素原子、卤代烷基、卤代芳环基、-NO2、-OR1和-SR1(其中R1是卤代烷基或卤代芳环基)组成的基团；和Z1和Z2是独立地选自由含有两价的卤代脂肪族烃类、两价的卤代脂环族烃类和两价的卤代芳香族烃类组成的基团。特别优选的是，X1和X4是独立地选于由氯原子、部分或全部氯代的烷基、部分或全部氯代的芳环基、部分或全部氯代的烷氧基、部分或全部氯代的苯氧基组成的基团。还有，优选的是Z1和Z2是独立地选自由含有两价的卤代C1-C25脂肪族烃类、两价的卤代C1-C25脂环族烃类和两价的卤代C6-C25芳香族烃类组成的基团。更优选的是Z1和Z2是独立地选自由下列结构式所描述的基团 或 其中Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7和Y8是独立地选自由卤素原子、卤代烷基、卤代芳环基、-NO2、-OR1和-SR1(其中R1是卤代烷基或卤代芳环基)组成的基团；Q是-个简单的化学键或选自由-O-、-CO-、-SO2-、-S-、-(OT)m-、-(TO)m-、-(OTO)m-(其中T是卤代烷撑基或卤代芳撑基，m是从1到10的整数)。一种由化学分子式(1)表达的双(二烷基顺丁烯二酰亚胺)衍生物被用作合成用于光导通信的聚醚酰亚胺的中间体。按照本专利技术，用于光导通信的聚醚酰亚胺中用卤素原子或氮原子取代C-H键的氢原子。这里，取代氢原子的卤素不限于某一种专门的卤素原子，各种卤素原子的混合都是可能的。优选的是，用氯原子(Cl)取代聚醚酰亚胺中C-H键的氢原子。这是因为由C-Cl键引起的光能损耗相对小于由C-H键引起的光能损耗。下文参考反应式(1)叙述按照本专利技术合成双(二烷基顺丁烯二酰亚胺)衍生物的方法。首先，一种二胺化合物(B)与顺丁烯二酸酐(A)反应生成双(顺丁烯二酰亚胺)衍生物。然后双顺丁烯二酰亚胺衍生物与卤代化合物或硝酸反应合成双(二烷基顺丁烯二酰亚胺)衍生物。反应式(1) 在反应式(1)中，Z1是两价的卤代脂肪族烃类，两价的卤代脂环族烃类和两价的卤代芳香族烃类，而X1,X2,X3和X4是独立地选自由卤素原子、卤代烷基、卤代芳环基、-NO2、-OR1和-SR1(其中R1是卤代烷基或卤代芳环基)组成的基团。反应过程将详细叙述。在0～50℃将顺丁烯二酸酐溶于醋酸后，把溶于醋酸的二胺化合物滴加入混合物。反应混合物在氮气(N2)下搅拌0.5～24小时，然后在130℃加热15～24小时，生成双顺丁烯二酰亚胺衍生物。将二氯亚砜和吡啶加入双顺丁烯二酰亚胺衍生物，在0～50℃反应2～48小时，然后在80～100℃再反应24～72小时，生成双(二烷基？顺丁烯二酰亚胺)衍生物。二胺化合物(B)不限于某一种专门的化合物。例如，二胺化合物(B)可以是双(全氟代苯基)烷烃，双(全氟代苯基)砜，双(全氟代苯基)醚，α,α’-双(全氟代苯基)二异丙基苯。详细地说，二胺化合物(B)包括四氟-1,2-苯二胺；四氟-1,3-苯二胺；四氟-1,4-苯二胺；四氯-1,2-苯二胺；四氯-1,3-苯二胺；四氯-1,4-苯二胺；六氟-1,5-二胺基萘；六氟-2,6-二胺基萘；3-三氟甲基三氟-1,2-苯二胺；4-三氟甲基三氟-1,2-苯二胺；2-三氟甲基氟代-1,3-苯二胺；4-三氟甲基三氟-1,3-苯二胺；5-三氟甲基三氟-1,3-苯二胺；2-三氟甲基三氟-1,4-苯二胺；3-五氟乙基三氟-1,2-苯二胺；4-五氟乙基三氟-1,2-苯二胺；2-五氟乙基三氟-1,3-苯二胺；4-五氟乙基三氟-1,3-苯二胺；5-五氟乙基三氟-1,3-苯二胺；2-五氟乙基三氟-1,4-苯二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由化学分子式（１）表达的双（二烷基顺丁烯二酰亚胺）衍生物：＊＊＊ （１）式中，Ｘ↓［１］，Ｘ↓［２］，Ｘ↓［３］和Ｘ↓［４］是单独的选自由卤素原子，卤代烷基，卤代芳环基，－ＮＯ↓［２］，－ＯＲ↑［１］和－ＳＲ↑［１］（其中Ｒ↑［ １］是卤代烷基或卤代芳环基）组成的基团；和Ｚ↓［１］是选自含有两价的卤代脂肪族烃类，两价的卤代脂环族烃类和两价的卤代芳香族烃类组成的基团。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：徐东鹤，郑银影，李泰衡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，财团法人韩国化学研究所，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]