【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料相关，尤其是涉及一种聚酰亚胺类化合物及其制备方法与应用。
技术介绍
1、氟离子作为一种人体必需的微量营养素之一，可以有效地避免龋齿，并有助于治疗骨质疏松症。然而，过量的氟离子可能会损害人体健康，并在一定程度上破坏生态环境。目前，由于氟离子能够作为氢键的受体，基于氢键作用的化学传感器是检测氟离子的重要手段之一。但是，已经报道的基于含氢键供体化合物的氟离子化学传感器大多是基于小分子化合物所设计的，在检测过程中存在着一些缺点，例如大多只能以溶液形式检测，热稳定和光稳定性差以及实用性较差。
2、水对于人们的日常生活非常重要，但水分子往往以杂质的形式存在于有机溶剂中，由于水分子的存在可能导致副反应、催化失活或产物不纯，因此，有必要在化学反应和工业中检测微量水。大多数用于感应水的化学传感器都是基于有机小分子的，其光稳定性通常较差，并且难以感应微量水。
3、由于比色型化学传感器具有肉眼检测、灵敏度高、响应速度快、原位使用方便和不需要精密仪器等优点，因此在许多领域得到了广泛的应用。这类传感器在分析化学、环境监测、医学诊断等方面发挥着重要作用。然而尚未有合适的比色型化学传感器适用于氟离子及微量水检测。中国专利技术专利zl201910025624.1中公开的一种氟离子显色传感聚酰亚胺薄膜，将聚酰亚胺薄膜浸泡在待测溶液中，然而需要在含氟离子溶液中浸泡20～60分钟，方可观察到明显的颜色变化。虽然可以实现对氟离子的显色传感和测定，但该材料对氟离子响应时间较长，不利于实现快速检测且不适用于水的检测。故亟需开
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种聚酰亚胺类化合物，该化合物可用于制备氟离子和水检测试剂。
2、根据本专利技术的一个方面，提出了一种聚酰亚胺类化合物，具有如下结构式：
3、
4、其中，m、n表示重复结构单元的平均个数，取值范围独立选自50～500。
5、根据本专利技术的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本专利技术方案结构化合物可制备成聚合物基比色型化学传感器，可用于氟离子和微量水检测，肉眼即可实现检测，不仅检测灵敏度高，响应速度快且可直接原位使用，无需精密仪器，操作简便，具有良好的工业应用前景。
6、m，n表示重复结构单元的平均个数，取值可控制在400以下、300以下、200以下或100以下，可根据需要控制。
7、根据本专利技术的另一个方面，提出了上述聚酰亚胺类化合物的制备方法，包括如下步骤：
8、在保护性气氛(如氮气或惰性气体等)下，使二胺单体1、二胺单体2和4,4’-氧双邻苯二甲酸酐在强极性非质子有机溶剂中反应，先初步反应，再升温到100～200℃继续反应，得到所述聚酰亚胺类化合物；
9、其中，所述的二胺单体1和二胺单体2的结构式如下：
10、
11、根据本专利技术的一种优选的实施方式的制备方法，至少具有以下有益效果：本专利技术方案无需分离中间产物，一锅法即可实现目标产物制备，操作简便。
12、在本专利技术的一些实施方式中，所述初步反应的反应条件包括如下条件中的至少一项：
13、(1)反应时间为6h以上；优选为24h以下；更优选为12h；
14、(2)反应温度为20～30℃。
15、常温下进行初步反应，节约能耗。初步反应时间可为14h、16h、18h、20h、22h等。反应温度可为20℃、25℃、30℃等。
16、在本专利技术的一些实施方式中，所述继续反应的时间为2h以上。优选地，继续反应时间在36h以下，如为反应时间可为4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h、28h、30h、32h等。
17、在本专利技术的一些实施方式中，所述继续反应的温度在180℃以下。
18、在本专利技术的一些实施方式中，所述反应在催化剂催化下进行，所述催化剂为异喹啉、乙酸酐、三乙胺和吡啶中的至少一种。
19、在本专利技术的一些实施方式中，所述催化剂的用量为二胺单体1摩尔数的0.01～0.1倍。
20、在本专利技术的一些实施方式中，所述二胺单体1、二胺单体2和4,4’-氧双邻苯二甲酸酐的摩尔比控制为0.9～1.1：0.9～1.1：2。
21、在本专利技术的一些实施方式中，所述强极性非质子有机溶剂包括酚类溶剂、酮类溶剂、酰胺类溶剂或亚砜类有机溶剂中的至少一种。
22、在本专利技术的一些实施方式中，所述强极性非质子有机溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺和间甲基苯酚(间甲酚)中的至少一种。
23、根据本专利技术的再一个方面，提出了一种纳米纤维膜，所述纳米纤维膜通过纤维状聚酰亚胺类化合物静电纺丝得到，所述纤维状聚酰亚胺类化合物由上述聚酰亚胺类化合物转化得到。
24、根据本专利技术的一种优选的实施方式的纳米纤维膜，至少具有以下有益效果：通过静电纺丝技术制备的纳米纤维薄膜具有高的比表面积，在有机溶剂中氟离子及水分子比色检测中，能够有效的提高薄膜与分析物作用的灵敏度，具有良好的应用前景。
25、在本专利技术的一些实施方式中，所述纤维状聚酰亚胺类化合物由上述聚酰亚胺类化合物通过极性有机溶剂处理后转化得到，所述极性有机溶剂包括醇类溶剂。如甲醇、乙醇等。
26、在本专利技术的一些实施方式中，将上述聚酰亚胺类化合物加到极性有机溶剂中，产生纤维状沉淀，静置过滤，除去溶剂，将沉淀干燥，得到纤维状聚酰亚胺聚合物。
27、在本专利技术的一些实施方式中，所述聚酰亚胺类化合物直接以制备后的反应液的形式添加到极性有机溶剂中，所述反应液与极性有机溶剂的质量比为1：10～20。
28、在本专利技术的一些实施方式中，所述反应液与极性有机溶剂的质量比为1：15～20。
29、在本专利技术的一些实施方式中，所述沉淀干燥处理温度为80～100℃；和/或，时间为8～12h。
30、在本专利技术的一些实施方式中，所述沉淀干燥采用真空干燥。
31、在本专利技术的一些实施方式中，所述静电纺丝采用的静电纺丝液的制备过程如下：
32、将纤维状聚酰亚胺类化合物与有机溶剂i混合，控制纤维状聚酰亚胺类化合物的质量占比为静电纺丝液的8～18％。
33、在本专利技术的一些实施方式中，所述有机溶剂i包括酮类溶剂、酰胺类溶剂或亚砜类溶剂中的至少一种。如n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二乙基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-乙基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二乙基亚砜、n,n-二甲基乙酰胺等。
34、在本专利技术的一些实施方式中，在开始静电纺丝前搅拌静电纺丝液3～8小时。充分搅拌，从而使得聚合物更好地形成纤维状。
35、在本专利技术的一些实施方式中，所述静电纺丝的参数包括如下条件中的至少一项：
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺类化合物，其特征在于：具有如下结构式：
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺类化合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺类化合物的制备方法，其特征在于：所述制备方法，包括如下条件中的至少一项：
4.一种纳米纤维膜，其特征在于：所述纳米纤维膜通过纤维状聚酰亚胺类化合物静电纺丝得到，所述纤维状聚酰亚胺类化合物由如权利要求1所述的聚酰亚胺类化合物或由如权利要求2或3所述的制备方法制备得到的聚酰亚胺类化合物转化得到。
5.根据权利要求4所述的纳米纤维膜，其特征在于：所述纤维状聚酰亚胺类化合物由上述反应得到的聚酰亚胺类化合物溶液通过滴加到醇类溶剂得到；优选地，将所述聚酰亚胺类化合物溶液加到乙醇中，产生纤维状沉淀，静置过滤，除去溶剂，将沉淀干燥，得到纤维状聚酰亚胺聚合物。
6.根据权利要求4所述的纳米纤维膜，其特征在于：所述静电纺丝采用的静电纺丝液的制备过程如下：
7.根据权利要求4所述的纳米纤维膜，其特征在于：所述静电纺丝的参数包括如下条件中的至少一项：
8.
9.一种氟离子或水检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于：所述待测液若为氟离子检测待测液，则氟离子的浓度为10-6～0.1mol/L；所述待测液若为水检测待测液，则氟离子的浓度为0.01～0.1mol/L；优选地，所述待测液若为水检测待测液，水的含量在10％以下。
...【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺类化合物，其特征在于：具有如下结构式：
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺类化合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的聚酰亚胺类化合物的制备方法，其特征在于：所述制备方法，包括如下条件中的至少一项：
4.一种纳米纤维膜，其特征在于：所述纳米纤维膜通过纤维状聚酰亚胺类化合物静电纺丝得到，所述纤维状聚酰亚胺类化合物由如权利要求1所述的聚酰亚胺类化合物或由如权利要求2或3所述的制备方法制备得到的聚酰亚胺类化合物转化得到。
5.根据权利要求4所述的纳米纤维膜，其特征在于：所述纤维状聚酰亚胺类化合物由上述反应得到的聚酰亚胺类化合物溶液通过滴加到醇类溶剂得到；优选地，将所述聚酰亚胺类化合物溶液加到乙醇中，产生纤维状沉淀，静置过滤，除去溶剂，将...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴彦城，练曼玉，甘锋，黄国涛，梁思鸣，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。