一种新型结构二胺单体、基于该单体的聚合物材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种新型结构二胺单体、基于该单体的聚合物材料及其制备方法和应用，涉及高分子材料技术领域。本发明专利技术制备得到一种生物基来源的新型功能二胺单体，同时基于该新型二胺单体，采用混缩聚或共缩聚法制备得到一类新型的聚酰亚胺高分子材料，此类聚酰亚胺材料可以简单经济地通过主链上刚性双环戊烷结构和链间氢键相互作用，使聚酰亚胺薄膜具有优异的机械强度、低热膨胀系数、较好的溶液加工性能、良好的无色透明性和较高的热稳定性，具有在电子设备中实现可持续发展的应用潜力，满足环境可持续性发展的要求。可持续性发展的要求。可持续性发展的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种新型结构二胺单体、基于该单体的聚合物材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及一种新型结构二胺单体、基于该单体的聚合物材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]高分子材料作为高新技术的产物，极大地丰富了人们的生活，在人们的衣食住行中其重要性越来越突出，塑料，橡胶，纤维，粘合剂和高分子基复合材料已成为现代生活的重要支柱之一。这种线性经济模型无法解决消费后聚合物废物的报废问题，不仅迅速耗尽了有限的自然资源，而且遭受了巨大的经济损失，并在全球范围内加剧了塑料污染恶化的后果。
[0003]为了实现经济的可持续发展，人们致力于绿色可持续性发展高分子材料方面的研究，如聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯和聚酰胺。但这些生物源聚合物的热稳定性较差，限制了其在电子器件中的应用。在大量聚合物中，聚酰亚胺(PI)薄膜因其优异的综合性能引起了科研工作者的高度重视，包括较高的热性能和超高拉伸强度、耐化学性、低线膨胀系数和相对较低的介电常数。尽管如此，当传统PI薄膜应用于微电子和光电子领域时，首先应考虑传统PI薄膜较深的颜色、较差的光学透过率以及难以加工等问题。
[0004]在传统PI中引入脂环结构可以用来制备无色透明PI薄膜，这是由于脂环结构能够破坏芳香族PI链段上的共轭结构，降低分子链间的相互作用力，增大链间自由体积，减少CTC的形成，从而提升PI薄膜的透明性和溶解度。但不幸的是，在上述情况下，它们的热膨胀系数(CTE)将显著增大。另一方面，引入高共轭、刚性芳香基团、高极性基团或可交联基团等可显著提高PI的热稳定性，而合成的PI将不可避免的呈现较深的颜色，因此，在无色透明、机械性能和尺寸热稳定性之间取得平衡仍然是一个挑战。
[0005]在可再生的自然资源中，多元酸脱颖而出，因为它们种类非常丰富且易于获得，并提供了大量多样性功能基团。在最近报道的文献中，人们对于基于多元酸衍生物的聚合物的研究日益增加。柠檬酸通过Weiss
‑
Cook缩合和还原反应得到含双环戊烷结构的单体即八氢
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2,5
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戊二醇、八氢
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2,5
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戊二胺、八氢
‑
2,5
‑
戊二酰氯和八氢
‑
2,5
‑
戊甲酸醇，含双环戊烷结构的单体是一种完全生物可再生的单体，与异山梨醇(ISB)相比，含双环戊烷结构的单体具有完美的刚性和更高的热稳定性，而且含双环戊烷结构的单体已被作为合成生物基聚酯或聚氨酯的结构单体。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种新型结构二胺单体、基于该单体的聚合物材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，保证聚合物材料兼具优异的透光性和热稳定性，同时力学性能优异，满足电子设备的应用需求。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术目的之一：提供一种二胺单体，结构通式如式(I)所示：
[0009][0010]其中，R1与R2相同或不同，R1与R2选自下列结构中的任何一种：
[0011][0012]Ar1选自下列结构中的任何一种：
[0013][0014]进一步地，所述化学式(I)所示的化合物选自下述化学式所表示的化学物组：
[0015][0016]本专利技术目的之二：提供上述二胺单体的制备方法，包括以下步骤：
[0017]采用方法一～方法四的任一方法制备得到双取代硝基化合物，之后进行还原反应，得到所述二胺单体；
[0018]方法一：以八氢
‑
2,5
‑
戊二醇为原料与异氰酸酯取代的硝基苯类化合物、卤素取代的硝基苯类化合物或酰氯取代的硝基苯类化合物反应，得到所述双取代硝基化合物；
[0019]方法二：以八氢
‑
2,5
‑
戊二胺为原料与异氰酸酯取代的硝基苯类化合物或酰氯取代的硝基苯类化合物反应，得到所述双取代硝基化合物；
[0020]方法三：以八氢
‑
2,5
‑
戊二甲酰氯为原料与异氰酸酯取代的硝基苯类化合物或胺基取代的硝基苯类化合物反应，得到所述双取代硝基化合物；
[0021]方法四：以八氢
‑
2,5
‑
戊甲酸醇为原料与异氰酸酯取代的硝基苯类化合物、卤素取代的硝基苯类化合物、酰氯取代的硝基苯类化合物或胺基取代的硝基苯类化合物反应，得到所述双取代硝基化合物；
[0022]所述双取代硝基化合物的结构通式如下：
[0023][0024]具体的，八氢
‑
2,5
‑
戊二醇、八氢
‑
2,5
‑
戊二胺、八氢
‑
2,5
‑
戊二酰氯和八氢
‑
2,5
‑
戊甲酸醇与1.5
‑
3倍当量的硝基苯异氰酸酯、硝基苯酰氯、含卤素的硝基苯和硝基苯胺等，在有机溶剂中反应得到所述双取代硝基化合物。
[0025]反应原料包括4
‑
硝基异氰酸酯、4
‑
氟硝基苯、4
‑
硝基苯甲酰氯、间硝基苯甲酰氯、5
‑
硝基
‑2‑
吡啶羰酰氯、1
‑
氟
‑5‑
硝基萘、对硝基苯胺等，制备双取代硝基化合物过程的反应温度为0℃
‑
150℃之间，反应时间为6
‑
8h。所述还原反应采用氢气还原法。
[0026]所述八氢
‑
2,5
‑
戊二醇、八氢
‑
2,5
‑
戊二胺、八氢
‑
2,5
‑
戊甲酸醇和八氢
‑
2,5
‑
戊二甲酰氯的结构依次为：
[0027][0028]本专利技术所述的二胺单体可用于制备聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等功能化聚合物。
[0029]本专利技术目的之三：提供一种聚合物，由上述二胺单体制备得到，所述聚合物结构通式如式(Ⅲ)所示：
[0030][0031]其中，m为5～10000的整数，n为0～10000的整数，X为四价芳香族烃基，Y为上述二胺单体；R为芳香二胺单体，包括为2,2'
‑
二(三氟甲基)二氨基联苯、4,4'
‑
二氨基二苯醚、4,4'
‑
二氨基联苯、4,4
’‑
二胺基苯甲酰苯胺、9,9
‑
双(4
‑
氨基苯基)芴等。
[0032]进一步地，所述聚合物为聚酰亚胺。
[0033]本专利技术目的之四：提供上述聚合物的制备方法，包括以下步骤：将上述二胺单体与二酸酐化合物反应制备所述聚合物，或将上述二胺单体与上述芳香二胺单体和二酸酐化合物反应制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二胺单体，其特征在于，结构通式如式(I)所示：其中，R1与R2相同或不同，R1与R2选自下列结构中的任何一种：Ar1选自下列结构中的任何一种：2.根据权利要求1所述的二胺单体，其特征在于，所述化学式(I)所示的化合物选自下述化学式所表示的化学物组：3.如权利要求1
‑
2任一项所述的二胺单体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用方法一～方法四的任一方法制备得到双取代硝基化合物，之后进行还原反应，得到所述二胺单体；方法一：以八氢
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2,5
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戊二醇为原料与异氰酸酯取代的硝基苯类化合物、卤素取代的硝
基苯类化合物或酰氯取代的硝基苯类化合物反应，得到所述双取代硝基化合物；方法二：以八氢
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2,5
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戊二胺为原料与异氰酸酯取代的硝基苯类化合物或酰氯取代的硝基苯类化合物反应，得到所述双取代硝基化合物；方法三：以八氢
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2,5
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戊二甲酰氯为原料与异氰酸酯取代的硝基苯类化合物或胺基取代的硝基苯类化合物反应，得到所述双...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艺，江雪双，龙禹波，陈铠津，蒋星，刘四委，池振国，许家瑞，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：