【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高力学强度聚合物材料，具体涉及一种二胺单体、聚酰亚胺聚合物、芳香族聚酰胺聚合物及其制备方法和用途。
技术介绍
1、高耐热高性能聚合物是一种具有高强高模、优异耐热稳定性，高强机械性能，优良加工性能和低吸水率等优点的有机高分子材料，在民用企业和军工领域都有着广泛的应用。聚酰亚胺(polyimide，pi)和全芳香族聚酰胺(polyamide，pa)是高耐热高性能聚合物的典型代表，由于高耐热性、耐磨性和轻质化等优点，其在复合材料和轻质防弹衣等领域具有广泛的应用。进一步提高其力学性能始终是该领域追求的重要目标之一。
2、聚合物的化学结构，氢键和结晶聚集态的设计与调控是提高其力学性能的有效途径之一。氢键是强度介于范德华力和化学键之间的一种动态的化学键，其作用强度和有序堆砌是提高拉伸强度、模量及压缩强度等综合性能的重要因素。在pi和pa聚合物主链引入氢键相互作用，可以在增强分子链间相互作用，进而提升聚合物的力学强度。此外，刚性棒状的苯并唑类结构，比如苯并咪唑、苯并噁唑，具有较高的平面型和共轭相互作用。这可以增强分子链间π-π相互作用和电荷转移相互作用(ct相互作用)，进而提升pi和pa聚合物的热性能和力学强度。上世纪70年代，全苏人造纤维科学研究设计院将含有苯并咪唑结构的5(6)-氨基-2-(4-氨基苯)苯并咪唑(pabz)二胺单体替换部分的对苯二胺(ppd)结构，研制出一种新型结构的芳香族聚酰胺纤维(pbia)，商品名armos。pbia拉伸强度提高到4.8gpa，杨氏模量增大到145gpa，压缩强度提高至0.3
3、随着科技的迅速发展，亟需一种更高力学强度的聚合物材料，这对pi和pa聚合物材料提出了更高的要求。而如何设计pi和pa聚合物材料的分子结构，调控其化学结构和聚集态结构，制备出力学强度更加优异的pi和pa聚合物，以满足复合材料和轻质防弹衣等领域的应用，这是亟需解决的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的问题，本专利技术提供一种二胺单体、聚酰亚胺聚合物、芳香族聚酰胺聚合物及其制备方法和用途，目的在于提供力学强度更高的pi和pa类材料。
2、式i所示的化合物、或其盐、或其溶剂合物，所述化合物结构式为：
3、
4、其中，环a选自苯环或5-6元杂芳环；
5、r1分别选自ch或n，且所有r1中至少有一个n；
6、r2选自氢、羟基、巯基、羧基或卤素。
7、优选的，所述环a选自苯环或吡啶环；所有r1中包括3个ch和1个n；所述r2选自氢或羟基。
8、优选的，所述化合物结构式为：
9、
10、本专利技术还提供上述化合物、或其盐、或其溶剂合物的制备方法，包括如下步骤：
11、步骤1，原料1进行硝化反应，得到中间物1，中间物1进行还原反应得到中间物3；
12、
13、或，
14、原料2进行氨解反应，得到中间物2，中间物2进行还原反应得到中间物3；
15、
16、其中，原料2中，x选自卤素；x、硝基和氨基中至少有两个基团位于邻位；
17、步骤2，中间物3和原料3反应，得到式i所示化合物；
18、
19、优选的，步骤1中，原料1进行硝化反应的条件包括：反应温度为30～80℃；和/或，反应时间为1～3小时；和/或，反应在酸作用下进行，酸选自浓硫酸、硫酸、发烟硫酸、冰乙酸中的一种或两种以上的组合；原料1与酸的摩尔比为1.0:5.0～10.0；和/或，反应溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳中的一种或两种以上的组合；和/或，硝化试剂选自硝酸硝酸钠、硝酸钾中的至少一种；和/或，原料1与硝化试剂的摩尔比为1.0:1.0～5.0；
20、和/或，原料2进行氨解反应的条件包括：反应温度为60～210℃；和/或，反应时间为0.5 -24.0h；和/或，氨解试剂为氨水、液氨和氨气的一种或两种以上的组合，氨解催化剂为金属催化剂或金属氧化物；和/或，反应溶剂选自乙醇、甲醇、丁醇、异丁醇、水中的一种或两种以上的组合；和/或，原料2与氨解试剂的摩尔比为1.0:1.0～10.0；
21、和/或，中间物1或中间物2进行还原反应的条件包括：反应温度为20～120℃；和/或，反应时间为3～6小时；和/或，还原剂选自氢气，反应的催化剂选自金属催化剂或金属氧化物催化剂；和/或，反应溶剂选自乙醇、甲醇、丁醇、异丁醇、水中的一种或两种以上的组合；
22、和/或，步骤2中，反应的条件包括：反应在抗氧剂作用下进行，反应温度为170～220℃；和/或，反应时间为3～6小时；和/或，反应在抗氧剂作用下进行，所述抗氧剂选自sncl2·h2o、sn粉的一种或两种的组合；和/或，反应在除水剂的作用下进行，所述除水剂选自五氧化二磷；和/或，反应溶剂为强酸溶剂，所述强酸溶剂选自多聚磷酸或者甲基磺酸的一种或两种的组合；和/或，中间物3和原料3的用量摩尔比为1:0.95～1.05。
23、本专利技术还提供上述化合物、或其盐、或其溶剂合物作为聚合单体在制备聚合物材料中的用途。
24、本专利技术还提供上述化合物、或其盐、或其溶剂合物制备得到的聚合物材料，所述聚合物材料结构式为：
25、
26、其中，
27、l1选自芳香族二酐去除酸酐的残基；
28、l2选自芳香族二酰氯去除酰氯的残基；
29、n为大于等于2的整数。
30、优选的，l1选自如下结构中的至少一种：
31、
32、l2选自如下结构中的至少一种：
33、
34、本专利技术还提供上述聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：将式i所示化合物与原料4进行缩聚，或者将式i所示化合物与原料5进行缩聚，即得；
35、
36、其中，所述缩聚的温度条件为80～350℃。
37、优选的，缩聚的反应溶剂为n,n-二甲基乙酰胺，式i所示化合物与原料4的用量摩尔比为1:1；缩聚过程为：将n,n-二甲基乙酰胺、式i所示化合物和原料4混合搅拌10h后，得到固含量为12wt％的聚酰胺酸胶液，聚酰胺酸胶液涂覆在基底表面，以如下程序进行固化：80℃烘干1h，以5℃/min的升温速率，在120℃保持2h，继续升温到220℃保持1h，最后在350℃下保持0.5h，得到聚酰亚胺聚合物的薄膜。
38、优选的，式i所示化合物与原料5的用量摩尔比为1:1；缩聚过程为：将含有3.5wt％的licl的n,n-二甲基乙酰胺、式i所示化合物和原料5混合搅拌4h后，得到固含量为4wt％的聚酰胺酸胶液，聚酰胺酸胶液涂覆在基底表面，以如下程序进行固化：浸入n,n-二甲基乙酰胺和水的体积比1:1的混合溶剂凝固浴15min，80℃的蒸馏水中浸泡2h，80℃烘干1h，最后在360℃下保持0.5h，得到芳香族聚酰本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.式I所示的化合物、或其盐、或其溶剂合物，所述化合物结构式为：
2.按照权利要求1所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物，其特征在于：所述环A选自苯环或吡啶环；所有R1中包括3个CH和1个N；所述R2选自氢或羟基。
3.按照权利要求1或2所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物，其特征在于，所述化合物结构式为：
4.权利要求1-3任一项所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
6.权利要求1-3任一项所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物作为聚合单体在制备聚合物材料中的用途。
7.权利要求1-3任一项所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物制备得到的聚合物材料，其特征在于，所述聚合物材料结构式为：
8.按照权利要求7所述的聚合物材料，其特征在于：L1选自如下结构中的至少一种：
9.权利要求7或8所述聚合物材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将式I所示化合物与原料4进行缩聚，或者将式I所示化合物与原料5进行缩聚，即得；<...
【技术特征摘要】
1.式i所示的化合物、或其盐、或其溶剂合物，所述化合物结构式为：
2.按照权利要求1所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物，其特征在于：所述环a选自苯环或吡啶环；所有r1中包括3个ch和1个n；所述r2选自氢或羟基。
3.按照权利要求1或2所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物，其特征在于，所述化合物结构式为：
4.权利要求1-3任一项所述的化合物、或其盐、或其溶剂合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于：
6.权利要求1-3任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘向阳，罗俊慧，李鑫，罗龙波，王旭，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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