[發明專利]一種含硝基多取代芳香二胺單體及其制備方法

在審

• 申請號: 202210173347.0
• 申請日: 2022-02-24
• 公開（公告）號: CN114516807A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 謝勁;龐玉博;朱成建
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C07C217/90
• 分類號: C07C217/90;C07C213/06;C07D271/113;C07D285/135;C07C217/94;C07D239/80;C07D213/69;C07D239/52;C07D213/30;C08L79/08;C08J5/18
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 高海濤

本發明提供了一種含硝基多取代芳香二胺單體及其制備方法，所述含硝基多取代芳香二胺單體的結構式為其中，R¹、R²為?H、?CF₃、?OCH₃或烷基中的一種，Ar¹、Ar²為芳香環或芳香雜環。本發明提供了兩種制備方法，一種是堿催化合成方法，另一種是離子液體催化方法。該二胺單體可應用于高性能含硝基結構的聚酰亞胺薄膜材料的制備，可進一步改善所制聚酰亞胺膜材料的溶解成膜性能、光學透明性、拉伸強度性能、介電損耗性等的潛在應用價值。

技術領域

本發明涉及二胺單體制備領域，尤其涉及一種含硝基多取代芳香二胺單體及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺是一種新型的高分子濕敏材料，其中，芳香性聚酰亞胺憑借其具有更優異的熱穩定性、良好的化學穩定性和機械強度以及較低的介電常數，在眾多領域中都得到了廣泛的應用，但是，受聚合物分子結構特征的影響，常規聚酰亞胺通常都難溶，難以直接加工成膜，同時，傳統的聚酰亞胺由于分子主鏈高度的芳香共韌性和分子鏈內電荷絡合轉移作用，其薄膜大多具有很深的顏色和較差的光學透明性，熱膨脹性也是不夠理想。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種含硝基多取代芳香二胺單體，該單體為新型的含硝基多取代芳香二胺單體結構，引入硝基非對稱二胺結構，從該結構中也可以知曉本發明的含硝基多取代芳香二胺單體將不同的功能性官能團引入聚合物的分子鏈中，采用該方法所制備得到的非對稱結構聚酰亞胺具有很好的溶解性，柔韌性、可加工性、較高的拉伸強度性及較低的介電損耗性。

本發明的第二目的是提供上述的含硝基多取代芳香二胺單體的兩種制備方法，本發明所提供的第一種方法是采用強堿為催化劑，然后升溫反應從而制得目標單體，本發明所提供的第二種方法是采用堿性離子液體催化劑的綠色合成方法，本發明所提供的兩種制備方法能耗低、成本低，制得的單體純度高，值得廣泛推廣進行應用。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

本發明提供了一種含硝基多取代芳香二胺單體，該單體的架構式為：其中，R¹、R²為-H、-CF₃、-OCH₃或烷基中的一種，Ar¹、Ar²為芳香環或芳香雜環。

優選地，Ar¹、Ar²為如下基團的一種，其中同一種芳環取代位置有所不同：

優選地，當Ar²選擇為其中一種時，Ar¹選擇為其制得的二胺單體的結構式依次是：

優選地，為了使獲得的聚酰亞胺薄膜介電常數、介電損耗等性能較為優異，經過實驗設計優化，當Ar²選擇為時，Ar¹選擇為其中的一種，其制得的二胺單體的結構式依次是：

從上述的結構式分析可知：上述優選單體所制得的PI薄膜有較為優異的介電性能，這是由于首先Ar¹、Ar²滿足自身結構有較高對稱性的特點，其次就是上述的芳香雜環結構剛性較大，減少了空間上分子鏈與鏈之間的堆砌程度，而且雜原子如氮、氧等含量較高，其氮雜原子的極性可以使分子鏈間的作用力增加，降低鏈的自由活動性，可以保持較高的熱穩定性。最后，含孤對電子的雜原子可能與酰亞胺環之間存在的相互作用，在一定程度上有利于提高聚酰亞胺薄膜的電學性能。