一种用于制备高透明聚酰亚胺的含酰胺含氟二胺单体及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种用于制备高透明聚酰亚胺的含酰胺含氟二胺单体，该含酰胺含氟二胺单体的制备方法及应用。本发明专利技术的含酰胺含氟二胺单体可用于制备主链含有间苯结构，侧链含有三氟甲基、酰胺和苯环的含酰胺含氟高透明聚酰亚胺，既可以赋予聚酰亚胺高的光学透明性，又能保持聚酰亚胺的高耐热性能，玻璃化转变温度高。

A fluorinated amide-containing diamine monomer for preparing highly transparent polyimide and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备高透明聚酰亚胺的含酰胺含氟二胺单体及其制备方法、应用
本专利技术属于聚酰亚胺材料领域，尤其涉及一种含酰胺含氟二胺单体及其制备方法、应用。
技术介绍
芳香族聚酰亚胺具有优异的热稳定性、化学稳定性、力学性能、电气性能和耐有机溶剂性，在航天航空、电子微电子、电气等领域得到了广泛应用。由于它的耐高温、高强度、抗腐蚀、绝缘性好、成膜工艺简单等特性，其是一种优良的功能材料，可满足OLED的性能要求。但传统聚酰亚胺薄膜色泽发黄，为解决这一问题，在技术上应该从聚酰亚胺的分子结构设计入手，减少或避免共轭单元，降低或消除分子内和分子间电荷转移的发生。制备高透明聚酰亚胺的主要方法有：(1)引入脂环结构；(2)引入含氟取代基；(3)引入大位阻的侧基结构；(4)引入扭曲的非共平面结构；(5)降低二酐和二胺的电子亲和势。目前，市面上的高透明聚酰亚胺薄膜主要通过在聚酰亚胺分子主链中引入脂环结构或三氟甲基或六氟丙烷结构，这些配方得到的材料虽然具有较好的透明度，但其热性能却有所下降，尤其是玻璃化转变温度均低于320℃。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种用于制备高透明聚酰亚胺的含酰胺含氟二胺单体及其制备方法、应用，利用该二胺单体制备得到的聚酰亚胺具有较高的玻璃化转变温度与优异的光学透明性。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种用于制备高透明聚酰亚胺的含酰胺含氟二胺单体，所述二胺单体的结构通式为：其中，Ar为含三氟甲基和苯环的基团。上述含酰胺含氟二胺单体，优选的，所述—Ar选自以下结构中的任一种：其中，X选自F、Cl、Br、I、H中的一种；Y选自OH、COOH中的一种。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述含酰胺含氟二胺单体的制备方法，包括以下步骤：(1)在惰性气体保护下，利用3,5-二硝基苯甲酰氯、含三氟甲基基团的苯胺化合物与催化剂进行亲核取代反应得到含酰胺含氟二硝基活性中间体；(2)将步骤(1)中制备得到的含酰胺含氟二硝基活性中间体进行还原处理即得到所述含酰胺含氟二胺单体；其中，步骤(1)中的含酰胺含氟二硝基活性中间体的结构通式为：上述制备方法中，优选的，所述步骤(1)中，亲核取代反应时，反应溶剂为二氯甲烷、乙醚、丙酮、四氢呋喃、N,N'-二甲基甲酰胺、N,N'-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和间甲酚中的一种或几种；催化剂为碳酸钾、碳酸钠、硫酸钠、硫酸钾、三乙胺和吡啶中一种或几种。上述制备方法中，优选的，所述反应溶剂为二氯甲烷或N,N'-二甲基乙酰胺；所述催化剂为碳酸钾。上述制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，还原处理时，反应溶剂为甲醇、乙醇、一缩二乙二醇、水和四氢呋喃中的一种或几种。上述制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，还原处理时，利用还原剂与催化剂处理含酰胺含氟二硝基活性中间体，所述还原剂为氢气、水合肼和甲酸铵中的一种或多种，所述催化剂为钯碳、三氯化铁和镍催化剂中的一种或多种。更优选的，催化剂为钯碳。作为一种总的技术构思，本专利技术还提供一种上述含酰胺含氟二胺单体的应用，利用所述含酰胺含氟二胺单体和二酐单体制备高透明聚酰亚胺，所述高透明聚酰亚胺分子链的侧链中含酰胺基团和三氟甲基，主链中含有间苯结构，且主链中不含有三氟甲基基团。本专利技术利用3,5-二硝基苯甲酰氯与含氟的苯胺化合物反应得到含酰胺含氟二硝基活性中间体，然后将二硝基活性中间体还原得到含酰胺含氟二胺单体。利用该含酰胺含氟二胺单体制备得到的高透明聚酰亚胺的主链中含有间苯结构，侧链中含有三氟甲基、酰胺等基团，使聚酰亚胺具有较高的玻璃化转变温度、优异的热性能、良好的机械强度、优异的光学透明性和优良的加工性能，使之易于实现工业化生产。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的含酰胺含氟二胺单体可用于制备主链含有间苯结构，侧链含有三氟甲基、酰胺和苯环的含酰胺含氟高透明聚酰亚胺，既可以赋予聚酰亚胺高的光学透明性，又能保持聚酰亚胺的高耐热性能，玻璃化转变温度高。2、本专利技术的合成工艺简单、成本低、收率高，易于得到高纯度的二胺单体，易于实现工业化生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1中N-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-dinitrobenzamide的红外光谱图。图2为实施例1中N-(4-(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-dinitrobenzamide的DSC图。图3为实施例1中3,5-diamino-N-(4-(trifluoromethyl)phenyl)benzamide的红外光谱图。图4为实施例1中3,5-diamino-N-(4-(trifluoromethyl)phenyl)benzamide的DSC图。图5为实施例1中PI-01的红外光谱图。图6为实施例1中PI-01的DSC图。图7为实施例1中PI-01的紫外光谱图。图8为实施例2中N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-dinitrobenzamide的红外光谱图。图9为实施例2中N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-dinitrobenzamide的DSC图。图10为实施例2中3,5-diamino-N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)benzamide的红外光谱图。图11为实施例2中3,5-diamino-N-(3-(trifluoromethyl)phenyl)benzamide的DSC图。图12为实施例2中PI-02的红外光谱图。图13为实施例2中PI-02的DSC图。图14为实施例2中PI-02的紫外光谱图。图15为实施例3中N-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-dinitrobenzamide的红外光谱图。图16为实施例3中N-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-dinitrobenzamide的DSC图。图17为实施例3中N-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-diaminobenzamide的红外光谱图。图18为实施例3中N-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)-3,5-diaminobenzamide的DSC图。图19为实施例3中PI-03的红外光谱图。图20为实施例3中PI-03的DSC图。图21为实施例3中PI-03的紫外光谱图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合较佳的实施例对本专利技术作更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备高透明聚酰亚胺的含酰胺含氟二胺单体，其特征在于，所述二胺单体的结构通式为：

【技术特征摘要】
1.一种用于制备高透明聚酰亚胺的含酰胺含氟二胺单体，其特征在于，所述二胺单体的结构通式为：其中，Ar为含苯环和三氟甲基的结构。2.根据权利要求1所述的含酰胺含氟二胺单体，其特征在于，所述—Ar选自以下结构中的一种：其中，X选自F、Cl、Br、I中的一种。3.一种如权利要求1或2所述的含酰胺含氟二胺单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在惰性气体保护下，利用3,5-二硝基苯甲酰氯、含三氟甲基基团的苯胺化合物与催化剂进行亲核取代反应得到含酰胺含氟二硝基活性中间体；(2)将步骤(1)中制备得到的含酰胺含氟二硝基活性中间体进行还原处理即得到所述含酰胺含氟二胺单体；其中，步骤(1)中的含酰胺含氟二硝基活性中间体的结构通式为：4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，亲核取代反应时，反应溶剂为二氯甲烷、乙醚、丙酮、四氢呋喃、N,N'-二甲基甲酰胺、N,N'-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜和间甲酚中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王倩，刘杰，江乾，段瑨，王进，姜其斌，刘亦武，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43