一种全氟取代二胺及其制备方法和在制备聚酰亚胺薄膜中的应用技术

本发明专利技术提供了一种全氟取代二胺及其制备方法和在制备聚酰亚胺薄膜中的应用，本发明专利技术提供的全氟取代二胺中氟原子强的电负性可以破坏聚合物分子结构间的共轭作用，使得由本发明专利技术所述全氟取代二胺制备得到的聚酰亚胺薄膜颜色较浅、光学透光度更高。实施例结果表明，由本发明专利技术提供的全氟取代二胺制备得到的聚酰亚胺薄膜透光度高达97％。

A perfluorinated substituted diamine and its preparation method and application in the preparation of polyimide films

The invention provides a perfluorinated substituted diamine and its preparation method and application in the preparation of polyimide film. The strong electronegativity of fluorine atoms in the perfluorinated substituted diamine provided by the invention can destroy the conjugation effect between polymer molecular structures, thus making the polyimide film prepared by the perfluorinated substituted diamine of the invention lighter in color and higher in optical transmittance. The results of the embodiment show that the transmittance of the polyimide film prepared by the perfluorinated substituted diamine provided by the invention is as high as 97%.

【技术实现步骤摘要】
一种全氟取代二胺及其制备方法和在制备聚酰亚胺薄膜中的应用
本专利技术属于有机化学
，具体涉及一种全氟取代二胺及其制备方法和在制备聚酰亚胺薄膜中的应用。
技术介绍
聚酰亚胺是一类以酰亚胺环为特征结构的聚合物。这类高聚物具有突出的耐热性、优良的机械性能、电学性能及稳定性能等，广泛应用于航空航天、电子电工、汽车、精密仪器等诸多领域。随着高新技术产业的发展，光导、波导和液晶显示器等光学领域要求使用高耐热、透明的聚酰亚胺，但是传统的芳香族聚酰亚胺易形成分子内和分子间电荷转移络合物，导致聚酰亚胺薄膜呈棕黄色，降低了可见光的透光度，从而严重限制了聚酰亚胺薄膜在光电领域中的应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种全氟取代二胺及其制备方法和在制备聚酰亚胺中的应用，由本专利技术提供的全氟取代二胺制备得到的聚酰亚胺薄膜透光度较好，解决了现有技术中聚酰亚胺薄膜透光度低的问题。本专利技术提供了一种全氟取代二胺，具有式I所示结构：其中，R为-C4F9、-C6F13、-C8F17或-C10F21。优选的，所述全氟取代二胺具有式II～式IV任一项所示结构：本专利技术提供了上述技术方案所述全氟取代二胺的制备方法，包括以下步骤：将化合物A和化合物B在金属催化剂、配体、碱性化合物和低沸点醇类有机溶剂的作用下进行铃木反应，得到具有式I所示结构的全氟取代二胺；所述化合物A具有式V所示结构：所述化合物B具有式VI所示结构：所述式V和式VI中R为-C4F9、-C6F13、-C8F17或-C10F21。优选的，金属催化剂包括Pd、Ni或Cu；所述碱性化合物包括碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铯和磷酸钠中的一种或几种；所述配体包括三异丙基膦、三苯基膦、三环戊基膦、1,10-菲咯啉和2,2'-联吡啶中的一种或几种。优选的，所述铃木反应的温度为60～80℃，时间为12～48h。优选的，所述化合物A和化合物B的摩尔比为1.1～1.3:1。优选的，所述化合物A和金属催化剂的质量比为1:0.01～0.03；所述化合物A和碱性化合物的摩尔比为1:0.5～1；所述化合物A和配体的摩尔比为1:0.01～0.1。本专利技术还提供了上述技术方案所述全氟取代二胺或者上述技术方案任一项所述制备方法制备得到的全氟取代二胺在制备聚酰亚胺薄膜中的应用。优选的，所述聚酰亚胺薄膜的制备方法包括以下步骤：(1)在高沸点极性有机溶剂中，将全氟取代二胺和六氟二酸酐在4-二甲氨基吡啶作用下进行缩聚反应，得到聚酰胺酸树脂溶液；(2)调节所述步骤(1)得到的聚酰亚酸树脂溶液的粘度，进行成膜处理，得到湿膜；(3)对所述步骤(2)得到的湿膜依次进行加热、冷却和脱模处理，得到聚酰亚胺薄膜。优选的，所述步骤(1)中缩聚反应的温度为5℃～10℃。本专利技术提供了一种全氟取代二胺，本专利技术提供的全氟取代二胺中氟原子强的电负性可以破坏聚合物分子结构间的共轭作用，使得由本专利技术所述全氟取代二胺制备得到的聚酰亚胺薄膜颜色较浅、光学透光度更高。实施例结果表明，由本专利技术提供的全氟取代二胺制备得到的聚酰亚胺薄膜透光度均高达97％，透光度较高。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的全氟取代二胺的氢核磁谱图；图2为本专利技术应用例1制备得到的聚酰亚胺薄膜的透光度图；图3为本专利技术应用例1制备得到的聚酰亚胺的氢核磁谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种全氟取代二胺，具有式I所示结构：其中，R为-C4F9、-C6F13、-C8F17或-C10F21。在本专利技术中，所述全氟取代二胺具有式II～式IV任一项所示结构：本专利技术提供了上述技术方案所述全氟取代二胺的制备方法，包括以下步骤：将化合物A和化合物B在金属催化剂、配体、碱性化合物和低沸点醇类有机溶剂的作用下进行铃木反应，得到具有式I所示结构的全氟取代二胺；所述化合物A具有式V所示结构：所述化合物B具有式VI所示结构：所述式V和式VI中R为-C4F9、-C6F13、-C8F17或-C10F21。本专利技术将化合物A和化合物B在金属催化剂、配体、碱性化合物和低沸点醇类有机溶剂下进行铃木反应，得到具有式I所示结构的全氟取代二胺。在本专利技术中，所述化合物A的制备方法优选包括以下步骤：将4-溴苯胺和全氟碘烷在过渡金属催化剂作用下，于高沸点极性有机溶剂中发生取代反应，得到化合物A。在本专利技术中，所述4-溴苯胺和全氟碘烷的取代反应如式VII所示：在本专利技术中，所述4-溴苯胺和全氟碘烷的摩尔比优选为1:2～2.5。在本专利技术中，所述过渡金属催化剂优选包括Pd、Ni或Cu，所述过渡金属催化剂与4-溴苯胺的质量比优选为0.01～0.03:1，进一步优选为0.02:1。在本专利技术中，所述高沸点极性有机溶剂优选包括N,N'-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种；所述高沸点极性有机溶剂的体积与4-溴苯胺的质量比优选为5～8mL:1g，进一步优选为6～7mL:1g。在本专利技术中，所述取代反应的温度优选为150～210℃，进一步优选为160～200℃，更优选为170～180℃；所述取代反应的时间优选为36～48h，进一步优选为40～45h。本专利技术优选将取代反应产物依次进行过滤、滤饼水洗和旋蒸处理，得到化合物A。本专利技术对过滤、滤饼水洗和旋蒸处理的具体实施方式没有特别限制，采用本领域技术人员所常用的方法即可。在本专利技术中，所述旋蒸处理的温度优选为40～60℃，进一步优选为45～55℃；所述旋蒸处理的时间优选通过旋蒸过程中是否有溶剂被蒸出控制，当旋蒸过程中5～10分钟内不再有溶剂被旋蒸出时，停止旋蒸。在本专利技术中，所述化合物B的制备方法优选包括以下步骤：将化合物A和四羟基二硼在氯化镍催化剂作用下，于低沸点极性有机溶剂中发生取代反应，得到化合物B。在本专利技术中，所述化合物A和四羟基二硼的取代反应如式VIII所示：在本专利技术中，所述化合物A和四羟基二硼的摩尔比优选为1:1～1.5，进一步优选为1:1.2～1.4。在本专利技术中，所述氯化镍催化剂与四羟基二硼的质量比优选为0.01～0.03:1，进一步优选为0.02:1。在本专利技术中，所述低沸点极性有机溶剂优选包括甲醇和/或乙醇；所述低沸点极性有机溶剂的体积与四羟基二硼的质量比优选为8～10mL:1g，进一步优选为8.5～9.5mL:1g。在本专利技术中，所述取代反应的温度优选为70～80℃，进一步优选为72～78℃；所述取代反应的时间优选为24～36h，进一步优选为25～35h。本专利技术优选将取代反应产物依次进行过滤、滤饼水洗和旋蒸处理，得到化合物B。本专利技术对过滤、滤饼水洗和旋蒸处理的具体实施方式没有特别限制，采用本领域技术人员所常用的方法即可。在本专利技术中，所述旋蒸的温度优选为40～60℃，进一步优选为45～55℃；所述旋蒸处理的时间优选通过旋蒸过程中是否有溶剂被蒸出控制，当旋蒸过程中5～10分钟内不再有溶剂被旋蒸出时，停止旋蒸。本专利技术将化合物A和化合物B在金属催化剂、配体、碱性化合物和低沸点醇类有机溶剂下进行铃木反应，得到具有式I所示结构的全氟取代二胺。在本专利技术中，所述铃木反应如式IX所示：在本专利技术中，所述金属催化剂优选包括Pd、Ni或Cu；所述碱性化合物优选包括碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铯和磷酸钠中的一种或几种；所述配体优选包括三异丙基膦、三苯基膦、三环戊基膦、1,10-菲咯啉和2,2'-联吡啶中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全氟取代二胺，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种全氟取代二胺，具有式I所示结构：其中，R为-C4F9、-C6F13、-C8F17或-C10F21。2.根据权利要求1所述的全氟取代二胺，其特征在于，所述全氟取代二胺具有式II～式IV任一项所示结构：3.权利要求1或2所述全氟取代二胺的制备方法，包括以下步骤：将化合物A和化合物B在金属催化剂、配体、碱性化合物和低沸点醇类有机溶剂的作用下进行铃木反应，得到具有式I所示结构的全氟取代二胺；所述化合物A具有式V所示结构：所述化合物B具有式VI所示结构：所述式V和式VI中R为-C4F9、-C6F13、-C8F17或-C10F21。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，金属催化剂包括Pd、Ni或Cu；所述碱性化合物包括碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铯和磷酸钠中的一种或几种；所述配体包括三异丙基膦、三苯基膦、三环戊基膦、1,10-菲咯啉和2,2'-联吡啶中的一种或几种。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述铃木反应的温度为60～80℃，时间为12～...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓刚，刘禹含，王大明，陈春海，周宏伟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22