含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物及其制备方法和应用技术

含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物及其制备方法和应用，本发明专利技术涉及含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺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胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物及其制备方法和应用，本发明专利技术合成含咔唑胺结构的聚酰亚胺前驱体，然后制备含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物，该材料作为光电材料的应用，包括电致变色材料、荧光传感材料、酸致传感材料、空穴传输材料、三阶非线性材料、防伪材料、伪装材料、汽车后视镜材料；还可用于离子检测，爆炸物检测以及记忆性能原件的制备。本发明专利技术应用聚酰亚胺领域。

Polyimide derivative containing carbazole amine structure and naphthalimide fluorescent group and preparation method and application thereof

Polyimide derivatives containing carbazole amine structure and fluorescent group of naphthalimide and their preparation methods and applications. The present invention relates to polyimide derivatives containing carbazole amine structure and fluorescent group of naphthalimide and their preparation methods and applications. The present invention provides a polyimide containing carbazole amine structure and fluorescent group of naphthalimide. The invention synthesizes a polyimide precursor containing a carbazole amine structure, and then prepares a polyimide derivative containing a carbazole amine structure and a naphthalimide fluorescent group. The material is used as an optoelectronic material, including an electrochromic material, a fluorescent sensing material, an acid sensing material, and a hole. Transmission materials, third-order nonlinear materials, anti-counterfeiting materials, camouflage materials, automotive rearview mirror materials; can also be used for ion detection, explosive detection and memory properties of the original preparation. The invention is applied in the field of polyimide.

【技术实现步骤摘要】
含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
聚酰亚胺(PI)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、优异的力学性能及抗辐射性能等，可以制备成薄膜、耐高温涂料、复合材料、绝缘漆、吸音材料，广泛应用于航空航天、电致变色、精密机械、微电子等领域。虽然聚酰亚胺综合性能优异，但传统PI存在一些缺点，如加工难度高、溶解性差、成膜强度及透明性差、柔性差容易碎裂等问题，这大大限制了聚酰亚胺材料在工业上的应用。因此，最近几年，越来越多的研究者开始关注聚酰亚胺的制备及改性反面的研究与相关材料的应用。
技术实现思路
本专利技术提供了含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物及其制备方法和应用。本专利技术含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的结构式如下：，式中n为3～10的整数。本专利技术含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的制备方法为：一、合成含咔唑胺结构的聚酰亚胺前驱体将咔唑胺双胺单体、3,3'-二羟基苯胺、六氟双酐与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合，室温条件下搅拌回流5-10h，搅拌速度为800r/min～900r/min，再加入乙酸酐及催化剂吡啶，升温至100-150℃，搅拌回流10-15h,冷却后倒入甲醇中，过滤后，将得到的固相物真空干燥，得到聚酰亚胺前体；二、制备含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物将聚酰亚胺前驱体、溶剂N-甲基吡咯烷酮、含有羟基结构的萘酰亚胺衍生物、异腈酸酯MDI及催化剂二月桂酸二丁基锡加入三口瓶中，升温至40-50℃搅拌回流10-15h,冷却后倒入甲醇中，再经过滤、干燥，得到含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物；其中步骤一中的咔唑胺双胺单体、3,3'-二羟基苯胺、六氟双酐摩尔比为1:1:(1.5-2.5)；步骤一中的溶剂N-甲基吡咯烷酮的量与咔唑胺双胺单体的体积比为10mL:(1.0-1.5)g；步骤一中的乙酸酐与咔唑胺双胺单体的体积比为(2-3)mL:(1.0-1.5)g；步骤一中的吡啶与咔唑胺双胺单体的体积比为(1-2)mL:(1.0-1.5)g；步骤二中的聚酰亚胺前驱体、含羟基的萘酰亚胺、异腈酸酯MDI及催化剂二月桂酸二丁基锡的摩尔比为(80-120)：(180-220)：(180-220)；步骤二中的溶剂N-甲基吡咯烷酮的量与聚酰亚胺前驱体的体积比为10mL:(0.5-1.0)g。本专利技术的有益效果：本专利技术扩展了电致变色材料的应用范围，芳香族聚酰亚胺聚合物材料，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三芳胺基团引入聚酰亚胺结构中，不仅能保持原有聚酰亚胺的高热稳定性，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酰亚胺衍生物以螺旋桨式的三芳胺为单体，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，同时三芳胺易于形成阳离子自由基呈现出不同于中性态的三芳胺。本专利技术中的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺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胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物材料制成薄膜，在ITO衬底上没有大的聚集现象和破碎现象，在ITO衬底上也显示了良好润湿能力。这意味着制备含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺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。在施加电压后，薄膜的透过率依然可以达到25％，透明度比较好，而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次以上且透明度不变。本专利技术的聚酰亚胺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之后仍能保持可逆；(2)颜色变化的响应时间快，在加电压之后，在0.8秒之内即可迅速变色；(3)颜色的变化是可逆的；(4)颜色变化灵敏度高；(5)有较高的循环寿命；(6)有储存记忆功能，在响应前后，可以稳定地保持在原始状态或变色后的状态，变色后可以维持几月到几年，在本实验中在电致变色后颜色可以保持不变长达半年之久；(7)材料变色前后有较好的化学稳定性，常温常压下，空气中可能稳定存在。(8)对酸碱性pH及爆炸物TNT，苦味酸具有响应。附图说明图1为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的红外谱图；图2为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的氢核磁谱图；图3为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的原子力显微镜的图；图4为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的循环伏安图；图5为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物在施加电压后的稳定性和透过率图；图6为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的电致变色图；图7为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的电致荧光图；图8为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的热失重曲线图；图9为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的对PH响应图；图10为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的对爆炸物苦味酸的检测图；图11为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的对爆炸物TNT的检测图；图12为实施例一制备的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的记忆性能图。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的结构式如下：，式中n为3～10的整数。本实施方式扩展了电致变色材料的应用范围，芳香族聚酰亚胺聚合物材料，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三芳胺基团引入聚酰亚胺结构中，不仅能保持原有聚酰亚胺的高热稳定性，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；本实施方式制备的聚酰亚胺衍生物以螺旋桨式的三芳胺为单体，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，同时三芳胺易于形成阳离子自由基呈现出不同于中性态的三芳胺。本实施方式中的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺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。将本实施方式含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物材料制成薄膜，在ITO衬底上没有大的聚集现象和破碎现象，在ITO衬底上也显示了良好润湿能力。这意味着含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺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。在施加电压后，薄膜的透过率依然可以达到25％，透明度比较好，而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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物，其特征在于聚酰亚胺衍生物的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物，其特征在于聚酰亚胺衍生物的结构式如下：，式中n为3～10的整数。2.制备如权利要求1所述的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的方法，其特征在于该方法为：一、合成含咔唑胺结构的聚酰亚胺前驱体将咔唑胺双胺单体、3,3'-二羟基苯胺、六氟双酐与溶剂N-甲基吡咯烷酮混合，室温条件下搅拌回流5-10h，搅拌速度为800r/min～900r/min，再加入乙酸酐及催化剂吡啶，升温至100-150℃，搅拌回流10-15h,冷却后倒入甲醇中，过滤后，将得到的固相物真空干燥，得到聚酰亚胺前体；二、制备含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物将聚酰亚胺前驱体、溶剂N-甲基吡咯烷酮、含有羟基结构的萘酰亚胺衍生物、异腈酸酯MDI及催化剂二月桂酸二丁基锡加入三口瓶中，升温至40-50℃搅拌回流10-15h,冷却后倒入甲醇中，再经过滤、干燥，得到含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物；其中步骤一中的咔唑胺双胺单体、3,3'-二羟基苯胺、六氟双酐摩尔比为1:1:(1.5-2.5)；步骤一中的溶剂N-甲基吡咯烷酮的量与咔唑胺双胺单体的体积比为10mL:(1.0-1.5)g；步骤一中的乙酸酐与咔唑胺双胺单体的体积比为(2-3)mL:(1.0-1.5)g；步骤一中的吡啶与咔唑胺双胺单体的体积比为(1-2)mL:(1.0-1.5)g；步骤二中的聚酰亚胺前驱体、含羟基的萘酰亚胺、异腈酸酯MDI及催化剂二月桂酸二丁基锡的摩尔比为(80-120)：(180-220)：(180-220)；步骤二中的溶剂N-甲基吡咯烷酮的量与聚酰亚胺前驱体的体积比为10mL:(0.5-1.0)g。3.根据权利要求2所述的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于步骤一中所述的咔唑胺双胺单体、3,3'-二羟基苯胺、六氟双酐摩尔比为1:1:2。4.根据权利要求2所述的含咔唑胺结构及萘酰亚胺荧光基团的聚酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于步骤二中的聚酰亚胺前驱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛海军，赵硕，张旭，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