[發(fā)明專利]含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010930696.3
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112062953B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳新兵;劉國慶;陳沛;安忠維
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: C08G73/04
• 分類號: C08G73/04;C09K19/38
• 代理公司: 石家莊科誠專利事務(wù)所(普通合伙) 13113
• 代理人: 張紅衛(wèi);楊亞慧

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物及其制備方法。該離聚物的結(jié)構(gòu)式為式中3.35/1≤x/y≤49/1，其中聚乙烯亞胺為聚合物主鏈，比例可調(diào)節(jié)的苯并噁唑為側(cè)鏈液晶基元，季銨基團為離子官能團；本發(fā)明的制備方法包括側(cè)鏈液晶基元制備、主鏈化合物制備、季銨化反應(yīng)等步驟。本發(fā)明的液晶離聚物克服酯類液晶離聚物酸堿條件不穩(wěn)定的缺陷，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，提供多離子官能團和雜原子引入位點，具有熱致液晶相行為、良好的離子傳導(dǎo)能力，制備方法操作簡單，可用于生產(chǎn)燃料電池的聚合物電解質(zhì)膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種液晶離聚物及其制備方法，具體地說是一種含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中液晶離聚物是在液晶聚合物和離子聚合物的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，包括主鏈型和側(cè)鏈型液晶離聚物等，同時具有液晶聚合物的有序性和離子聚合物的離子傳導(dǎo)性，被廣泛應(yīng)用于聚合物助劑、高強纖維、涂料、膜材料等方面。

合成液晶離聚物結(jié)構(gòu)難度較大，既要確保液晶基元的引入，又要保證離子基團的構(gòu)建。現(xiàn)有的主鏈型液晶離聚物雖然可以得到穩(wěn)定的液晶相行為，但其共聚程度困難，很難得到高分子量的離聚物，且主鏈可提供離子化官能團位點少，雜原子引入困難；現(xiàn)有的側(cè)鏈型液晶離聚物，多包含酯基，液晶基元通過酯鍵與主鏈連接，包括側(cè)鏈膽甾醇型液晶離聚物、聚丙烯酸酯類液晶離聚物等，例如Bazuin等人2000年合成的的聚w-吡啶鹽烷基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)為：

這種酯基化學(xué)結(jié)構(gòu)存在一定濕度和酸/堿條件下容易水解斷鍵的問題。嚴(yán)重影響了基于酯基連接的液晶離聚物的穩(wěn)定性及其應(yīng)用研究。

因此，合成一種制備過程相對簡單、高效，尤其主鏈易共聚、可提供離子化官能團位點多，雜原子引入方便、液晶基元不通過易水解的酯基連接的、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、不易水解的側(cè)鏈型液晶離聚物在液晶材料技術(shù)領(lǐng)域具有極其重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物，以達到改善液晶離聚物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、液晶性能的目的；

本發(fā)明的另一目的是提供上述含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物的制備方法。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案如下：

一種含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物，該聚合物的結(jié)構(gòu)式如下：

式中3.35/1≤x/y≤49/1。

本發(fā)明還提供了上述含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物的一種制備方法，包括以下步驟：

S1：制備含噁唑基團的液晶基元

將對羥基苯甲醛、1,6-二溴己烷、碳酸鉀與N,N-二甲基甲酰胺反應(yīng)，回流純化，制備中間產(chǎn)物A；

將中間產(chǎn)物A、2-氨基-4-甲基苯酚與二氯甲烷反應(yīng)，重結(jié)晶，制備中間產(chǎn)物B；

將中間產(chǎn)物B、二氯二氰基苯醌與三氯甲烷反應(yīng)，蒸餾、分離，制備含噁唑基團的液晶基元，結(jié)構(gòu)式如下：

S2：制備聚乙烯亞胺聚合物主鏈

將聚(2-乙基-2-噁唑啉)、鹽酸和去離子水反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH，制備聚乙烯亞胺聚合物主鏈，結(jié)構(gòu)式如下：

S3：制備側(cè)鏈含噁唑基團的聚合物液晶

將含噁唑基團的液晶基元、聚乙烯亞胺聚合物主鏈、碳酸氫鈉與1,4-二氧六環(huán)反應(yīng)，制備側(cè)鏈含噁唑基團的聚合物液晶，結(jié)構(gòu)式如下：

S4：制備含噁唑基團的季銨鹽類側(cè)鏈液晶離聚物