[發(fā)明專利]含芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)的二胺單體及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114644563B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉向陽;李鑫;王旭;羅龍波;劉洋;劉昌莉
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: C07C219/34
• 分類號: C07C219/34;C07C213/02;C07C201/12;C07C205/43;C07C51/60;C07C63/68;C07C269/04;C07C269/06;C07C271/28;C08G69/32;C08G69/42;C08G73/10;C08J5/18;C0
• 代理公司: 西安杜諾匠心專利代理事務(wù)所(普通合伙) 61272
• 代理人: 蘇雪雪

一種含芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)的二胺單體及其制備方法和應(yīng)用，所述二胺單體的功能性基團結(jié)構(gòu)包括芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)，本發(fā)明為合成含芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)的二胺單體開辟了新的合成工藝和方法，將該二胺單體應(yīng)用于聚酰亞胺聚合物或芳香族聚酰胺聚合物中，一方面，由于芳香酯基的引入，使得聚酰亞胺和芳香族聚酰胺的分子鏈規(guī)整堆砌，從而降低聚酰亞胺聚合物和芳香族聚酰胺聚合物的介電損耗；另一方面，由于對稱氟苯結(jié)構(gòu)的引入，降低了分子鏈可極化官能團的極化率，從而降低了聚酰亞胺聚合物或芳香族聚酰胺聚合物的介電常數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高頻高速通訊材料領(lǐng)域，具體涉及一種含芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)的二胺單體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高性能聚合物是一種具有高耐熱性、高強高模、優(yōu)異耐熱穩(wěn)定性，高強機械性能，良好介電性能，優(yōu)良加工性能和低吸水率等優(yōu)點的有機高分子材料。在民用企業(yè)和軍工領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。聚酰亞胺(Polyimide，PI)和全芳香族聚酰胺(Polyamide，PA)是高性能聚合物的典型代表，因具有良好的介電性能和分子可設(shè)計性，在通訊領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。隨著高頻高速通訊領(lǐng)域的迅速發(fā)展，亟需一種更高性能的聚合物材料，滿足在10GHz頻率下低介電常數(shù)和低介電損耗性能。這對PI和PA薄膜提出了更高的要求，以滿足在高頻通訊領(lǐng)域的應(yīng)用。

分子鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)的設(shè)計、調(diào)控是降低介電常數(shù)和介電損耗性能的有效途徑之一。在PI和PA聚合物主鏈或者支鏈中引入低極化率的含氟官能團可以有效降低介電常數(shù)，比如-F和三氟甲基(-CF₃)官能團。由于氟原子的電負(fù)性特別強，其氟原子的外層電子云受到外加電場難以極化，含氟材料的極化率降低，達(dá)到降低介電常數(shù)的目的。相對F原子來說，具有空間體積的-CF₃在有效降低介電常數(shù)的同時也破壞了原有分子鏈規(guī)整堆砌，改變了原有材料的分子鏈聚集態(tài)行為。F原子半徑僅略大于H原子，引入F原子不會引入大體積位阻，對原有分子鏈的規(guī)整堆砌影響不大。引入F原子是調(diào)控PI和PA聚合物介電性能，而不影響分子鏈堆砌、不影響熱和力性能的不二選擇。

眾所周知，液晶聚合物(LCP)在10GHz頻率下有著超低的介電損耗值(約0.002)，這與LCP的芳香酯基結(jié)構(gòu)和分子鏈的高度取向結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，芳香環(huán)與酯基共同形成液晶基元可以有效降低聚合物的介電損耗，但LCP的介電常數(shù)較高和難以加工限制了其應(yīng)用。因此，如何借鑒LCP的液晶基元，調(diào)控高性能聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，制備出介電性能更加優(yōu)異的PI和PA薄膜，以滿足高頻通訊領(lǐng)域的應(yīng)用，這是亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提供了一種含芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)的二胺單體及其制備方法和應(yīng)用，以解決現(xiàn)有技術(shù)的液晶聚合物，由于其介電常數(shù)較高和難以加工從而限制了其應(yīng)用的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種含芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)的二胺單體，其中，所述二胺單體的功能性基團結(jié)構(gòu)包括芳香酯基、對稱氟苯結(jié)構(gòu)，該二胺單體的分子結(jié)構(gòu)式為下述通式(1)所示：

通式(1)中，R1為H或者鹵素F；Ar為對稱含氟芳香族二元酸去除二羧基的殘基，Ar為下述通式(2)～(5)所表示的基團中的一種：

上述通式(5)中，R2選自以下：-O-、-S-、-CO-、-CONH-、-C₆H₄-、-COO-、-SO₂-、-C(CF₃)₂-及-CF₂-所表示的基團中的一種。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供了一種含芳香酯基和對稱氟苯結(jié)構(gòu)的二胺單體的制備方法，包括以下步驟：