多省并醌类聚合物及其制备方法技术

本申请提供了一种多省并醌类聚合物及其制备方法，所述制备方法包括：选用改性蒙脱土作为模板，将稠环芳烃与酸酐聚合成所述的多省并醌类聚合物；该聚合物具有纳米片层结构。该聚合物具有纳米片层结构。该聚合物具有纳米片层结构。

Multibenzoquinone polymer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
多省并醌类聚合物及其制备方法


[0001]本申请涉及一种多省并醌类聚合物及其制备方法，属于化学合成


技术介绍

[0002]多省并醌类聚合物(polyacenequinoneredical polymers，简称PAQR)是一种本征半导电的高分子聚合物，其分子内部存在的特殊游动极化形式又使其具有较高的介电常数，是一类特殊的“两栖性”材料。PAQR既可以作为半导电/高介电填料与其它基体高聚物进行复合来制备复合型聚合物材料，又可以作为纯有机半导电/介电材料在传感器、电能存储领域得到应用。目前常用的方法有固相熔融法、气相沉积法和溶液聚合法，主要是通过芳环或杂芳环单体与酸酐在路易斯酸的催化下聚合而成。在通常情况下，自由聚合过程中生成的聚合物链很难在三维空间中沿有序方向折叠排列，一般都相互缠绕，没有规律，合成的PAQR多呈无规则形貌。例如Wang等(Hollow PAQR nanostructure and its smart electrorheological activity，polymer,2016,83,129
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137)公开了利用十二烷基硫酸钠等表面活性剂作为模板合成空心球结构的PAQR，但由于十二烷基硫酸钠尺寸稳定性较差，得到的PAQR空心球大小不均一，而且容易破碎。同时，当前合成PAQR由于副反应较多，单体挥发严重，导致产率较低。因此，实现PAQR形貌的可控制备同时提高产率，是目前技术上亟需突破的难点。

技术实现思路

[0003]为了解决上述的一些问题，本申请提供了一种多省并醌类聚合物的制备方法，可制得纳米片层结构的多省并醌类聚合物。
[0004]本申请第一方面提供的多省并醌类聚合物的制备方法包括：选用改性蒙脱土作为模板，将稠环芳烃与酸酐在改性蒙脱土的层间受限空间内聚合生成所述的多省并醌类聚合物。
[0005]可选地，所述改性蒙脱土以路易斯酸作为插层剂。
[0006]可选地，所述路易斯酸选择季胺盐、ZnCl2、AlCl3、FeCl3中的一种。
[0007]可选地，所述季胺盐选择十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵中的一种。
[0008]可选地，所述改性蒙脱土、稠环芳烃和酸酐的摩尔比为1
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2:1:1。
[0009]可选地，所述稠环芳烃为芳环单体或杂芳环单体。可选地，所述稠环芳烃选择蒽、蒽醌、芘中的任意一种或几种的组合。
[0010]可选地，所述的酸酐选择均苯四甲酸二酐、四氯酸酐、四溴酸酐中的任意一种或几种的组合。
[0011]更具体地，所述多省并醌类聚合物的制备方法包括：选用改性蒙脱土作为模板，将改性蒙脱土、稠环芳烃与酸酐加入第一溶剂中混合均匀；超声处理后抽滤干燥得到第一固体；将第一固体升温反应，反应完成后冷却至室温，得到第二固体；将第二固体提纯得到所
述的多省并醌类聚合物。
[0012]可选地，所述第一溶剂选择丙酮、乙醇或甲醇。
[0013]可选地，所述超声处理的时间为10
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24h。
[0014]可选地，将第一固体转移至马弗炉中升温反应，反应温度为310
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360℃，反应时间为15
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24小时。
[0015]可选地，第二固体提纯的过程包括：依次选用盐酸、水、乙醇、甲苯、氢氟酸作为提纯溶剂对所得的第二固体进行提纯。
[0016]本申请第二方面提供了一种多省并醌类聚合物，其可采用前文任意技术方案所述的制备方法制得，该多省并醌类聚合物为纳米片层结构。
[0017]与现有技术相比，本申请的有益效果为：
[0018]本申请至少一种实施方式所述的多省并醌类聚合物的制备方法，利用改性蒙脱土同时作为模板和催化剂，稠环芳烃与酸酐在蒙脱土层间受限空间内聚合生成所述的纳米片层多省并醌类聚合物，实现了PAQR的形貌可控；同时由于蒙脱土的限制作用，受热过程中稠环芳烃与酸酐不容易挥发逃逸，有利于提高PAQR的产率；有利于推动PAQR的应用研究。
[0019]本申请至少一种实施方式所述的多省并醌类聚合物的制备方法，其制备的PAQR形貌均一，不存在杂质，产物纯度高；而且工艺方法简单，反应条件温和。
[0020]本申请至少一种实施方式所述的多省并醌类聚合物的制备方法可制备具有纳米片层结构的有机聚合物，片层结构的主要成分为碳和氧。制备的聚合物为片层结构，可应用于储能、复合材料等领域，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0021]图1是PAQR片层的TEM和元素mapping图片；
[0022]图2是AFM测试PAQR片层的相图和高度图；
[0023]图3是无模板条件下合成PAQR的TEM图片。
具体实施方式
[0024]以下结合具体实施方式对本申请的技术方案进行详实的阐述，然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
[0025]本申请提供了一种多省并醌类聚合物(PAQR)的制备方法，其通过在反应体系中引入具有路易斯酸作为插层剂的改性蒙脱土，蒙脱土的二维片层结构作为PAQR生长的模板，同时路易斯酸作为PAQR聚合的催化剂，因此改性蒙脱土兼具模板和催化剂功能，可以诱导本申请中的反应单体在二维方向的有序聚合，提高聚合物链的有序度，从而实现其形貌可控，有利于提高多省并醌类聚合物的结构稳定性，扩大其应用领域。
[0026]本实施方式中的所述多省并醌类聚合物的制备方法采用一步合成法，通过控制反应单体的配比和反应温度，在高温下实现PAQR的合成，得到纳米片层的PAQR。
[0027]本实施方式选用改性蒙脱土作为模板，将稠环芳烃与酸酐在改性蒙脱土的层间受限空间内聚合生成所述的多省并醌类聚合物。
[0028]蒙脱土是一种层间吸附有金属阳离子的层状结构的硅酸盐。在本实施方式中，插
层剂通过离子交换作用可以进入蒙脱土的片层之间，使片层间距增大，然后聚合物单体可以进入层间，在层间受限空间内聚合生成纳米片层结构的聚合物。
[0029]该制备方法的具体步骤包括：
[0030]选用以路易斯酸作为插层剂的改性蒙脱土作为模板，将改性蒙脱土、稠环芳烃与酸酐加入第一溶剂中混合均匀；超声处理后抽滤干燥得到第一固体；将第一固体升温反应，反应完成后冷却至室温，得到第二固体；将第二固体提纯得到所述的多省并醌类聚合物。
[0031]作为一种可选的实施方式，所述改性蒙脱土以路易斯酸作为插层剂，该路易斯酸可选择季胺盐、ZnCl2、AlCl3、FeCl3等中的一种。插层路易斯酸的蒙脱土可以同时起到模板和催化剂的作用，使得反应效率更高，反应流程更简单；同时得到的产品其形貌均一、纯度更高。
[0032]作为一种可选的实施方式，改性蒙脱土、稠环芳烃和酸酐的摩尔比为1
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2：1
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1.5：1
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1.5；优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多省并醌类聚合物的制备方法，其特征在于，包括：选用改性蒙脱土作为模板，将稠环芳烃与酸酐在改性蒙脱土的层间受限空间内聚合成所述的多省并醌类聚合物。2.根据权利要求1所述的多省并醌类聚合物的制备方法，其特征在于，所述改性蒙脱土以路易斯酸作为插层剂。3.根据权利要求2所述的多省并醌类聚合物的制备方法，其特征在于，所述路易斯酸选择季胺盐、ZnCl2、AlCl3、FeCl3中的一种。4.根据权利要求3所述的多省并醌类聚合物的制备方法，其特征在于，所述季胺盐选择十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、双十八烷基二甲基氯化铵中的一种；所述稠环芳烃为芳环单体或杂芳环单体。5.根据权利要求1
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4任一项所述的多省并醌类聚合物的制备方法，其特征在于，所述改性蒙脱土、稠环芳烃和酸酐的摩尔比为1
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2:1:1。6.根据权利要求1
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4任一项所述的多省并醌类聚合物的制备方法，其特征在于，所述稠环芳烃选择蒽、蒽醌、芘中的任意一种或几种的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻新，马莉莉，李双翠，王炳洋，辛萌，刘会，李静静，郝春成，雷清泉，
申请(专利权)人：东营欣邦电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：