一种二胺单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种二胺单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和应用，属于功能分子材料技术领域。本发明专利技术提供的二胺单体，具有式I所示结构。本发明专利技术提供的二胺单体含有共轭的9,9'‑螺二芴和电活性的三苯胺单元。其中，9,9'‑螺二芴作为高效率的荧光团可确保由该二胺单体制备得到的聚酰胺具有荧光强度；螺旋桨结构的三苯胺与大体积、扭曲的9,9'‑螺二芴之间的协同作用可以有效阻止聚酰胺分子链间的堆积，显著改善聚酰胺的溶解性、荧光开/关对比度、固态荧光量子效率和响应速度；而且9,9'‑螺二芴共轭桥连的两个二苯胺结构中，两个氮原子间的电子耦合作用可降低聚酰胺的氧化电位并提高电化学稳定性。

A diamine monomer and its preparation method, a polyamide and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种二胺单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和应用
本专利技术涉及功能分子材料
，尤其涉及一种二胺单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和应用。
技术介绍
近些年来，电刺激响应的光学材料因其在显示、成像和传感器等方面的广泛应用而受到越来越多的关注。其中，电刺激调节材料的光学吸收即电致变色的发展尤为突出，已在智能窗和显示器领域得到应用。但是电致变色显示在弱光下需要背光源，影响了电致变色的应用范围。为了解决上述技术问题，人们将电致变色技术与电控荧光技术结合起来，以期设计出双功能的电致变色/电控荧光显示器，实现无论强光还是弱光下高分辨的显示。目前，双功能的电致变色/电控荧光材料主要分为三类:无机复合材料、荧光小分子材料和聚合物材料。其中，聚合物材料由于优异的加工性和结构的多变性得到了更深入的研究。但多数聚合物材料的荧光开/关对比度较低、固态荧光量子效率较低、循环稳定性较差、响应速度较慢；而且聚合物材料中刚性的骨架和较强的分子链间相互作用导致了聚合物材料的溶解性较差，限制了其应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种二胺单体及其制备方法、一种聚酰胺及其制备方法和应用。由本专利技术所述二胺单体制备得到的聚酰胺具有电致变色/电控荧光双功能，所述聚酰胺同时具有高荧光开/关对比度、高固态荧光量子效率、高循环稳定性、响应速度快和优异的溶解性能。本专利技术提供了一种二胺单体，具有式I所示结构：其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基。本专利技术还提供了上述技术方案所述二胺单体的制备方法，包括以下步骤：(1)将对氟硝基苯或者对氟硝基苯衍生物与对甲氧基苯胺进行亲核取代反应，得到二苯胺衍生物；所述二苯胺衍生物具有式II所示结构：其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基；(2)将2,7-二溴-9,9'-螺二芴和所述步骤(1)得到的二苯胺衍生物进行乌尔曼反应，得到二硝基化合物；所述二硝基化合物具有式III所示结构：其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基；(3)将所述步骤(2)得到的二硝基化合物进行还原，得到式I所示二胺单体。优选的，所述步骤(1)亲核取代反应在碱性催化剂存在条件下进行，所述碱性催化剂为三乙胺。优选的，所述步骤(1)亲核取代反应的温度为80～100℃，时间为24～48h。优选的，所述步骤(2)乌尔曼反应在复合催化剂存在条件下进行，所述复合催化剂包括金属铜、碳酸钾和18-冠醚-6。优选的，所述步骤(2)乌尔曼反应的温度为150～170℃，时间为20～40h。优选的，所述步骤(3)还原反应在催化剂和还原剂存在条件下进行，所述催化剂为Pd/C，所述还原剂为水合肼。优选的，所述步骤(3)还原反应的温度为95～105℃，时间为12～36h。本专利技术还提供了一种聚酰胺，具有式IV所示结构：其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基；n为60～120的整数；其中，Ar为本专利技术还提供了上述技术方案所述聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：将二酸单体和二胺单体在缩合剂作用下进行缩聚反应，得到聚酰胺；所述二胺单体为上述技术方案所述二胺单体或者上述技术方案任意一项所述方法制备得到的二胺单体；所述二胺单体为单一种类的二胺单体或者为多种二胺单体的混合物；所述二酸单体的结构式为：HOOC-Ar-COOH，其中Ar为所述二酸单体为单一种类的二酸单体或者为多种二酸单体的混合物。优选的，所述缩合剂包括亚磷酸三苯酯和吡啶。优选的，所述缩聚反应的温度为100～130℃，时间为2～5h。本专利技术还提供了上述技术方案所述聚酰胺或者上述技术方案所述方法制备得到的聚酰胺作为电致变色/电控荧光材料的应用。本专利技术提供了一种二胺单体，具有式I所示结构。本专利技术提供的二胺单体含有共轭的9,9'-螺二芴和电活性的三苯胺单元。其中，9,9'-螺二芴作为高效率的荧光团可确保由该二胺单体制备得到的聚酰胺具有荧光强度；螺旋桨结构的三苯胺与大体积、扭曲的9,9'-螺二芴之间的协同作用可以有效阻止聚酰胺分子链间的堆积，显著改善聚酰胺的溶解性、荧光开/关对比度、固态荧光量子效率和响应速度；而且9,9'-螺二芴共轭桥连的两个二苯胺结构中，两个氮原子间的电子耦合作用可降低聚酰胺的氧化电位并提高电化学稳定性。本专利技术还提供了一种聚酰胺，具有式IV所示结构。本专利技术提供的聚酰胺具有溶解性好、荧光开/关对比度高、固态荧光量子效率高、响应速度快和电化学稳定性好的优点。附图说明图1为实施例1制备得到的二(4-氨基苯基)-二(4'-甲氧基苯基)-2,7-二氨基-9,9'-螺二芴的氢核磁谱图；图2为应用例1制备得到的聚酰胺的氢核磁谱图；图3为4-硝基-4'-甲氧基-二苯胺、二(4-硝基苯基)-二(4'-甲氧基苯基)-2,7-二氨基-9,9'-螺二芴、二(4-氨基苯基)-二(4'-甲氧基苯基)-2,7-二氨基-9,9'-螺二芴以及应用例1制备得到的聚酰胺的红外谱图；图4为应用例1制备得到的聚酰胺的DSC曲线图；图5为应用例1制备得到的聚酰胺的TGA图；图6为应用例1制备得到的聚酰胺的循环伏安曲线图；图7为应用例1制备得到的聚酰胺的电致变色谱图；图8为应用例1制备得到的聚酰胺的第一重电致变色响应谱图；图9为应用例1制备得到的聚酰胺的第一重电致变色稳定性谱图；图10为应用例1制备得到的聚酰胺的电控荧光性能谱图；图11为应用例1制备得到的聚酰胺的电控荧光响应时间谱图；图12为应用例1制备得到的聚酰胺的电控荧光稳定性谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种二胺单体，具有式I所示结构：其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基。本专利技术提供的二胺单体含有共轭的9,9'-螺二芴和电活性的三苯胺单元。其中，9,9'-螺二芴作为高效率的荧光团可确保由该二胺单体制备得到的聚酰胺具有荧光强度；螺旋桨结构的三苯胺与大体积、扭曲的9,9'-螺二芴之间的协同作用可以有效阻止聚酰胺分子链间的堆积，显著改善聚酰胺的溶解性、荧光开/关对比度、固态荧光量子效率和响应速度；而且9,9'-螺二芴共轭桥连的两个二苯胺结构中，两个氮原子间的电子耦合作用可降低聚酰胺的氧化电位并提高电化学稳定性。本专利技术还提供了上述技术方案所述二胺单体的制备方法，包括以下步骤：(1)将对氟硝基苯或者对氟硝基苯衍生物与对甲氧基苯胺进行亲核取代反应，得到二苯胺衍生物；所述二苯胺衍生物具有式II所示结构：(2)将2,7-二溴-9,9'-螺二芴和所述步骤(1)得到的二苯胺衍生物进行乌尔曼反应，得到二硝基化合物；所述二硝基化合物具有式III所示结构：(3)将所述步骤(2)得到的二硝基化合物进行还原，得到式I所示二胺单体。本专利技术将对氟硝基苯或者对氟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二胺单体，其特征在于，具有式I所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种二胺单体，其特征在于，具有式I所示结构：



其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基。


2.权利要求1所述二胺单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将对氟硝基苯或者对氟硝基苯衍生物与对甲氧基苯胺进行亲核取代反应，得到二苯胺衍生物；
所述二苯胺衍生物具有式II所示结构：



其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基；
(2)将2,7-二溴-9,9'-螺二芴和所述步骤(1)得到的二苯胺衍生物进行乌尔曼反应，得到二硝基化合物；
所述二硝基化合物具有式III所示结构：



其中R为氢原子、甲基、三氟甲基或氰基；
(3)将所述步骤(2)得到的二硝基化合物进行还原，得到式I所示二胺单体。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)亲核取代反应在碱性催化剂存在条件下进行，所述碱性催化剂为三乙胺。


4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)亲核取代反应的温度为80～100℃，时间为24～48h。


5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)乌尔曼反应在复合催化剂存在条件下进行，所述复合催化剂包括金属铜、碳酸钾和18-冠醚-6。


6.根据权利要求2或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)乌尔曼反应的温度为150～170℃，时间为20...

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