一种含萘聚芳香酰胺及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种含萘聚芳香酰胺及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的含萘聚芳香酰胺含有萘结构，使其与现有技术中已知种类的聚芳酰胺相比，在室温下可直接溶于DMF、DMAc和DMSO等极性溶剂，不需要助溶剂辅助，可以通过溶液浇筑法浇筑成膜，浇筑成膜的拉伸强度最高可达108MPa，杨氏模量可达3.4GPa；本发明专利技术还提供了含萘聚芳香酰胺的制备方法，所述制备方法简单，可控性强，具有良好的工业化前景。

A polyaromatic amide containing naphthalene and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种含萘聚芳香酰胺及其制备方法和应用
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种含萘聚芳香酰胺及其制备方法和应用。
技术介绍
通常，85％以上酰胺键与苯环直接相连的芳香聚酰胺称为聚芳香酰胺。聚芳香酰胺是一种优秀的高性能聚合物材料，以成功商品化的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)-芳纶1414即Kevlar纤维为例，因其具有高浓度酰胺键，且酰胺键之间形成了高浓度氢键，使其高度取向规则排布，具有高结晶性，进而导致其具有极高的力学强度。与聚酰胺不同的是，聚芳酰胺主链中的刚性芳环结构，苯环的憎水性极大程度的降低了其吸水率，同时给了它极高的热稳定性。聚芳酰胺以芳纶1414为例，其玻璃化转变温度(Tg)高达300℃以上，熔融温度高于500℃。也正是因为其具有较高的结晶性能和高热稳定性能，导致其不可以熔融加工后进行溶液加工，只能溶于浓硫酸纺丝加工中，这种加工方式成本高，环境污染大，这极大的限制了聚芳酰胺材料的应用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含萘聚芳香酰胺及其制备方法和应用，所述含萘聚芳香酰胺在室温下可直接溶于极性溶剂，同时可通过溶液浇铸法浇铸成膜。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种含萘聚芳香酰胺，具有式Ⅰ所示结构：其中，R1为R2为n＝80～600。本专利技术还提供了上述技术方案所述的含萘聚芳香酰胺的制备方法，包括以下步骤：将萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物、亚磷酸三苯酯、有机溶剂和助溶剂混合，发生聚合反应，得到所述含萘聚芳香酰胺；H2N-R2-NH2式Ⅱ；式Ⅱ中，R2为所述萘二甲酸为1,4-萘二甲酸萘二甲酸或2,6-甲酸萘二甲酸萘二甲酸。优选的，所述萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物和亚磷酸三苯酯的摩尔比为1:1:(3～5)。优选的，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮和吡啶；所述助溶剂为氯化锂；所述N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂的体积比为1：(0.2～0.4)：(0.08～0.15)。优选的，混合后得到的混合液的含固量为10％～15％。优选的，所述混合在搅拌的条件下进行；所述混合的温度60～100℃；所述搅拌的速率为100～200rad/s。优选的，所述聚合反应的温度为105～130℃，所述聚合反应的时间为2～10h。优选的，所述聚合反应在搅拌的条件下进行；所述搅拌的速率为300～400rad/s。优选的，所述聚合反应完成后，还包括对得到的产物体系进行后处理；所述后处理包括冷却、粉碎、除杂和干燥；所述除杂的过程包括以下步骤：将所述粉碎得到的聚合物粉末用甲醇煮沸，抽滤，重复5～10次后；用水煮沸，抽滤，重复5～10次。本专利技术还提供了上述技术方案所述的含萘聚芳香酰胺或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的含萘聚芳香酰胺在制备光学或电子电气自支撑薄膜中的应用。本专利技术提供了一种含萘聚芳香酰胺，所述含萘聚芳香酰胺含有萘结构，使其与现有技术中已知种类的聚芳酰胺相比，在室温下可直接溶于DMF、DMAc和DMSO等极性溶剂，不需要助溶剂辅助，可以通过溶液浇筑法浇筑成膜，浇筑成膜的拉伸强度最高可达108MPa，杨氏模量可达3.4GPa；本专利技术还提供了含萘聚芳香酰胺的制备方法，包括以下步骤：将萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物、亚磷酸三苯酯、溶剂和助溶剂混合，发生聚合反应，得到所述含萘聚芳香酰胺。所述制备方法简单，可控性强，具有良好的工业化前景。附图说明图1为实施例1制备得到的聚芴萘芳香酰胺的核磁谱图；图2为实施例2制备得到的聚芴萘芳香酰胺的DSC图；图3为实施例4制备得到的自支撑薄膜的实物图，左图为1.4-萘二甲酸和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷聚合得到的聚合物的薄膜，右图为1.4-萘二甲酸和2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟聚合得到的聚合物的薄膜丙烷。具体实施方式本专利技术提供了一种含萘聚芳香酰胺，具有式Ⅰ所示结构：其中，R1为R2为n＝80～600。本专利技术还提供了上述技术方案所述的含萘聚芳香酰胺的制备方法，包括以下步骤：将萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物、亚磷酸三苯酯、有机溶剂和助溶剂混合，发生聚合反应，得到所述含萘聚芳香酰胺；H2N-R2-NH2式Ⅱ；式Ⅱ中，R2为所述萘二甲酸为1,4-萘二甲酸或2,6-萘二甲酸。在本专利技术中，所述聚合反应的反应机理为：在本专利技术中，所述萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物和亚磷酸三苯酯(TPPi)1:1:(3～5)，更优选为1:1：3。所述有机溶剂优选为N-甲基吡咯烷酮和吡啶；所述助溶剂优选为氯化锂；所述N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂的体积比优选为1：(0.2～0.4)：(0.08～0.15)，更优选为1：(0.25～0.35)：(0.09～0.135)，最优选为1：(0.28～0.32)：0.133。在本专利技术中，所述混合的顺序优选为：将萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物、亚磷酸三苯酯和助溶剂混合后，与有机溶剂混合。在本专利技术中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为100～200rad/s，更优选为125rad/s；本专利技术对所述搅拌的时间没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的时间能够将混合物混合均匀即可。在本专利技术中，所述混合的温度优选为60～100℃，更优选为90～100℃，最优选为90～95℃。在本专利技术中，所述混合得到的聚合反应的反应体系的含固量优选为10％～15％。在本专利技术中，所述聚合反应的温度优选为105～130℃，更优选为110～130℃；所述聚合反应的时间优选为2～10h，更优选为5～8h。在本专利技术中，所述聚合反应优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速优选为300～400rad/s，更优选为350rad/s；在本专利技术中，所述聚合反应的反应体系优选经历由粘稠变稀再变粘稠的过程。在本专利技术中，所述聚合反应完成后，还包括对得到的产物体系进行后处理；所述后处理优选包括冷却、粉碎、除杂和干燥。所述冷却的过程优选为将得到的产物体系缓慢倒入室温的甲醇中，冷却得到细条状固体。所述冷却完成后，还优选包括过滤；本专利技术对所述过滤没有任何特殊的限定；本专利技术对所述粉碎没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本专利技术中，所述除杂的过程优选包括以下步骤：将所述粉碎得到的聚合物粉末用甲醇煮沸1小时，抽滤，重复5～10次(去除催化剂及残留的溶剂)后；用水煮沸1小时，抽滤，重复5～10次(去除残留的无机盐助溶剂)。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为100～150℃，所述干燥的时间优选为10～15h。本专利技术还提供了上述技术方案所述的含萘聚芳香酰胺或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的含萘聚芳香酰胺在制备光学或电子电气自支撑薄膜中的应用。在本专利技术中，利用所述含萘聚芳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含萘聚芳香酰胺，其特征在于，具有式Ⅰ所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种含萘聚芳香酰胺，其特征在于，具有式Ⅰ所示结构：



其中，R1为
R2为
n＝80～600。


2.权利要求1所述的含萘聚芳香酰胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物、亚磷酸三苯酯、有机溶剂和助溶剂混合，发生聚合反应，得到所述含萘聚芳香酰胺；
H2N-R2-NH2式Ⅱ；
式Ⅱ中，R2为
所述萘二甲酸为1,4-萘二甲酸或2,6-萘二甲酸。


3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述萘二甲酸、具有式Ⅱ结构的化合物和亚磷酸三苯酯的摩尔比为1:1:(3～5)。


4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮和吡啶；所述助溶剂为氯化锂；
所述N-甲基吡咯烷酮、吡啶和氯化锂的体积比为1：(0.2～0.4)：(0.08～0.15)。


5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，混合后得到的混合液的含固量为10％～...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海博，周晨义，商赢双，王兆阳，徐达，徐勤飞，闫琦星，刘新，韩金轩，姜子龙，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22