[發(fā)明專利]一種含苯并惡唑和咔唑結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111116911B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張藝;吳慧焱;龍禹波;陳玥琪;蔣星;池振國;劉四委;許家瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C09K11/06;C08J5/18;C08L79/08
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發(fā)明公開了一種含苯并惡唑和咔唑結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺及其制備方法和應(yīng)用，從二鹵代咔唑出發(fā)，利用單體咔唑中活潑氫接枝含苯并惡唑的結(jié)構(gòu)單元，通過Suzuki反應(yīng)或直接液氨氨化制備具有苯并惡唑和咔唑結(jié)構(gòu)的新型功能二胺單體，然后將該二胺化合物用于合成新型聚酰亞胺、聚酰胺、聚酯酰亞胺等高性能和功能化聚合物；所得二胺單體合成的聚酰亞胺材料熱穩(wěn)定性高，具有明顯的熒光特性和高發(fā)光強度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含苯并惡唑和咔唑結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚酰亞胺是主鏈上含有酰亞胺環(huán)的一類高性能聚合物，是目前已經(jīng)工業(yè)化的工程塑料中耐熱性能最好的品種之一，具有其他材料無法比擬的突出性能，如高力學(xué)強度、耐高低溫、耐化學(xué)腐蝕、良好的尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)良的成膜性等等，因此在航天航空、微電子、軍工、液晶顯示等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。另一方面，隨著顯示技術(shù)的進步，有機發(fā)光二極管以其主動發(fā)光、全彩色顯示、低功耗、低啟動電壓、高亮度、快速響應(yīng)、加工工藝簡單及低成本等優(yōu)點，成為近十年來有機光電領(lǐng)域的研究熱點之一。和有機小分子發(fā)光材料相比，聚合物發(fā)光材料可通過旋涂、浸漬、噴墨打印等多種技術(shù)大面積成膜，制備成結(jié)構(gòu)簡單的柔性器件，成本較低，并且發(fā)光聚合物可設(shè)計性強，可以通過改變分子結(jié)構(gòu)對其發(fā)光顏色進行調(diào)節(jié)。但是，聚合物發(fā)光材料的制備、純化過程復(fù)雜，彩色化難且壽命短，這些是制約其在顯示領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸。特別是器件的制作過程中，這些有機材料會出現(xiàn)氧化和光降解等化學(xué)變化，同時由于其高溫下尺寸不穩(wěn)定及其易結(jié)晶等性質(zhì)，嚴(yán)重影響器件的穩(wěn)定性和壽命。因此，具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性能的聚酰亞胺材料可克服普通有機材料的上述缺點，應(yīng)用于PLED發(fā)光材料領(lǐng)域。

苯并惡唑類化合物大多具有強烈的熒光，有的還具有激光性能，它們常常被用作熒光探針、熒光增白劑、近紫外波段的激光染料和感光乳劑中的增感染料及超增感劑。近年來，由于發(fā)現(xiàn)它們中有的具有生物活性，可用作殺菌劑、防腐劑和抗腫瘤劑，如CN103333131A，CN107778301A等，所以對它們的研究日趨活躍。目前關(guān)于苯并惡唑類化合物在聚合物發(fā)光這一領(lǐng)域的研究還鮮有報道，利用其良好的電子傳輸能力和優(yōu)異的熒光性能，通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，能有效提升聚酰亞胺的熒光特性和高發(fā)光強度。

為獲得高效率發(fā)光的聚酰亞胺，一般采用在結(jié)構(gòu)可設(shè)計性優(yōu)異的二胺單體上引入不同的功能性基團，賦予聚酰亞胺獨特的光電性能。目前，具有一定光致發(fā)光效率的聚酰亞胺，一般采用在二胺或二酐單體中引入有機共軛發(fā)色基團。如US 5777417、CN1371932和JP2008297354等。但這類聚酰亞胺中，主鏈間、側(cè)基間或主鏈與側(cè)基間還存在較強的相互作用，電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的數(shù)量得不到減少，電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)仍較強。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種含苯并惡唑和咔唑結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺及其制備方法和應(yīng)用。從二鹵代咔唑出發(fā)，利用單體咔唑中活潑氫接枝含苯并惡唑的結(jié)構(gòu)單元，通過Suzuki反應(yīng)或直接液氨氨化制備具有苯并惡唑和咔唑結(jié)構(gòu)的新型功能二胺單體，然后將該二胺化合物用于合成新型聚酰亞胺、聚酰胺、聚酯酰亞胺等高性能和功能化聚合物；所得二胺單體合成的聚酰亞胺材料熱穩(wěn)定性高，具有明顯的熒光特性和高發(fā)光強度。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一，一種含苯并惡唑和咔唑結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺，所述聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)式如下：

其中n和m表示聚合度，n/m＝1/99～100/0，X和W為四價的芳香族烴基或脂肪族烴基，Z為二價的芳香族烴基或脂肪族烴基，Y為結(jié)構(gòu)通式Y(jié)-1或Y-2所示基團的一種或兩種混合物：

優(yōu)選的，結(jié)構(gòu)通式Y(jié)-1或Y-2中R₁、R₂、R₃、R₄選自下列結(jié)構(gòu)式中的任何一種：

優(yōu)選的，結(jié)構(gòu)通式Y(jié)-1或Y-2所示的含咔唑和苯并惡唑結(jié)構(gòu)的二胺化合物的基團Y的制備方法，包括以下步驟：