[發明專利]帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑及其制備方法

無效

• 申請號: 201010300906.7
• 申請日: 2010-01-29
• 公開（公告）號: CN101717492A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 譚寧;肖谷雨;顏德岳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種高分子材料技術領域的聚苯并噻唑及其制備方法，具體是一種帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑及其制備方法。

背景技術

聚苯并噻唑是一類高性能芳雜環聚合物，其力學性能好、熱穩定性高和化學穩定性好，是潛在的質子交換膜基體材料。帶磺酸鹽基的聚苯并噻唑可通過磺化二羧基單體、二羧基單體與芳香二胺基二巰基單體聚合制備。但磺化聚苯并噻唑由于聚合反應的復雜性，通常很難得到高分子量的含磺酸鹽基的聚苯并噻唑。

經對現有技術的文獻檢索發現，Dang等人在《Hybrid?Ornanic-Inorganic?Composites.1995，280～290》(有機-無機雜化材料，1995年，280～290)中報道了以2-磺化對苯甲酸及其酸酐與3，3’-二巰基聯苯胺或2，5-二胺基-1，4-苯二巰基鹽酸鹽縮聚得到的含磺酸鹽基的聚苯并噻唑聚合物；Kim等人在《J.Polym.Sci.Part?A：Polym.Chem.1996，34，481～492》(聚合物科學雜志：聚合物化學版，1996年，34卷，481～492)中報道了以磺化對苯二甲酸和間苯二甲酸與2，5-二胺基-1，4-苯二巰基鹽酸鹽反應制備含磺酸鹽基的聚苯并噻唑；申請號為200410024691.5的中國發明專利申請也披露了以磺化4，4’-二羧基二苯砜或其衍生物制備磺化聚苯并噻唑。但是，這些文獻中披露的磺化聚苯并噻唑分子量不高，難以利用其制備出性能優良的高分子材料，因此需要對現有技術中的制備方法做進一步的改進。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑及其制備方法。本發明制備的帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑具有結構可控和磺化度可調等優點；本發明制備的帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑可應用于功能高分子材料領域。

本發明涉及一種帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑，其結構式如下式所示：

其中，M為鋰、鈉、鉀、銣、銫或銨離子；m≥1，n≥1，m+n≥10；Y為-O-，-；Ar₁的結構選自以下組合中一種：

Ar₂的結構選自以下組合中一種：

鄰位，對位或間位??1，4位，2，3位，2，6位或2，7位

2，2’位，3，3’位或4，4’位，其中，X＝-，O，SO₂，CO，C(CH₃)₂或C(CF₃)₂。

優選地，所述帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑，其結構式如下式所示：

其中，m≥1，n≥1，m+n≥10。

優選地，所述帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑，其結構式如下式所示：

其中，m≥1，n≥1，m+n≥10。

所述帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，取磺化二羧基單體、二羧基單體與芳香二胺基二巰基鹽酸鹽單體；

步驟二，升溫使步驟一所取原料發生聚合反應，制備得到帶磺酸鹽側基的聚苯并噻唑。

步驟一中，所述磺化二羧基單體為2，2’-二磺酸鈉-4，4’-二羧基苯醚或3，3’-二磺酸鈉-4，4’-二羧基聯苯。

步驟一中，所述二羧基單體為2，5-二羧基吡啶、2，6-二羧基喹啉、鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、1，4-萘二甲酸、2，3-萘二甲酸、2，6-萘二甲酸、2，7-萘二甲酸、2，2’-聯苯二甲酸、3，3’-聯苯二甲酸、4，4’-聯苯二甲酸、2，2’-二羧基二苯砜、3，3’-二羧基二苯砜、4，4’-二羧基二苯砜、2，2’-二羧基二苯醚、3，3’-二羧基二苯醚、4，4’-二羧基二苯醚、2，2’-二羧基二苯酮、3，3’-二羧基二苯酮、4，4’-二羧基二苯酮、2，2’-雙(4-羧基苯基)六氟丙烷、3，3’-雙(4-羧基苯基)六氟丙烷或4，4’-雙(4-羧基苯基)六氟丙烷。

步驟一中，所述芳香二胺基二巰基鹽酸鹽為2，5-二巰基對苯二胺鹽酸鹽、3，6-二甲基-2，5-二巰基對苯二胺鹽酸鹽、4，6-二巰基間苯二胺鹽酸鹽、4，4’-二巰基-3，3’-聯苯胺鹽酸鹽、雙[4-氨基-3-巰基苯基]醚鹽酸鹽、雙[3-氨基-4-巰基苯基]醚鹽酸鹽、雙[3-氨基-4-巰基苯基苯撐]醚鹽酸鹽或2，2-雙[3-氨基-4-巰基苯基苯撐]砜鹽酸鹽。

步驟二中，所述升溫具體為，升溫的溫度間隔為5～40℃，每次升溫后保溫0.1～100小時，直至升溫至100～230℃；整個升溫過程的總時間為1～200小時。