[发明专利]六元环芳香三酐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六元环芳香三酐及其制备方法，所得的六元环芳香三酐可以用作制备超支化六元环磺化或非磺化聚酰亚胺的原料，属于有机化合物技术领域。

背景技术

超支化聚合物是一类具有特殊的三维立体构造的树状大分子，与传统的线性聚合物相比，超支化聚合物具有更好的溶解性和较低的粘度，因而具有更好的加工性能。此外超支化聚合物存在大量的末端基，可以用于进一步化学改性。近年来，磺化聚合物由于其在高分子电解质燃料电池中的应用前景而倍受关注，其中六元环磺化聚酰亚胺因其优异的成膜性能，良好的力学性能，耐热性能以及耐溶剂性能成为最有希望获得实际应用的一类材料(Okamoto K.J.Photopolym.Sci.Technol.2003，16：247)。由于目前合成磺化聚酰亚胺所需的商品化的的六元环二酐只有一种，所以只能通过改变二胺的结构来得到不同的磺化聚酰亚胺，而且六元环二酐和磺化或非磺化二胺反应只能制备线性的磺化聚酰亚胺。而六元环芳香三酐是制备超支化六元环磺化或非磺化聚酰亚胺的重要单体，六元环芳香三酐(A3)可以通过A3+B2法与现有的不同的磺化或非磺化二胺(B2)单体反应，合成具有不同末端基的超支化六元环磺化或非磺化聚酰亚胺，通过末端基的反应可以浇注成超支化六元环磺化或非磺化聚酰亚胺膜。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种六元环芳香三酐及其制备方法。所制得的六元环芳香三酐可以作为合成超支化六元环磺化或非磺化聚酰亚胺的原料，用以满足工业需求。

为实现上述目的，本发明从分子结构设计和实际应用出发，合成一类六元环芳香三酐，其结构如下式所示：

本发明所合成的六元环芳香三酐是以三羟基化合物与卤代或硝基取代萘酐为基本原料通过一步反应制备得到的，其化学反应式可表述如下：

R＝Br、Cl或NO₂。

本发明所合成的六元环芳香三酐的具体制备方法如下：

在氮气保护、磁力搅拌及装有分水器条件下，将三羟基化合物、醇和碱加入反应器中，其中三羟基化合物与碱的摩尔比为1∶3，三羟基化合物毫摩尔数和醇的体积毫升数比为1∶1～1∶20，在加热条件下将醇和水全部蒸出，加入卤代或硝基取代萘酐、有机溶剂及共沸剂，其中卤代或硝基取代萘酐与三羟基化合物的摩尔比为1∶3，醇和有机溶剂的体积比为1∶1～1∶20，醇和共沸剂的体积比为1∶1～1∶20，然后将混合物在回流条件下反应1～8小时，蒸出共沸剂及水，然后在150℃反应4～30小时，反应结束后，将反应物倒入丙酮中，使固体由体系中析出，固体用水洗涤，过滤，在真空条件下干燥，得到六元环芳香三酐粗产物，所得到的粗产物用乙酸酐重结晶，得到纯的六元环芳香三酐。

本发明六元环芳香三酐的制备方法中所用的三羟基化合物为：1，3，5-三羟基苯、2，2，2-三(4-羟基苯基)乙烷或1，3，5-三(4-羟基苯基)苯。

本发明六元环芳香三酐的制备方法中所用的醇包括甲醇或乙醇。

本发明六元环芳香三酐的制备方法中所用的碱包括氢氧化钠、碳酸钾、三乙胺或吡啶。

本发明六元环芳香三酐的制备方法中所用的卤代或硝基取代萘酐包括4-溴-1，8-萘酐、4-氯-1，8-萘酐、4-硝基-1，8-萘酐或3-硝基-1，8-萘酐。

本发明六元环芳香三酐的制备方法中所用的有机溶剂包括N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

本发明六元环芳香三酐的制备方法中所用的共沸剂包括苯或甲苯。

本发明所得的六元环芳香三酐与磺化或非磺化的二胺反应可以制备具有末端官能团的超支化六元环磺化或非磺化聚酰亚胺。末端官能团可以进行反应，超支化六元环磺化或非磺化聚酰亚胺可以进行交联浇注成膜。磺化或非磺化聚酰亚胺由于其优异的力学性能、耐热性能和耐溶剂性能，在燃料电池用质子导电膜、分离膜以及氯碱工业用离子交换膜等方面具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例所得的1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐的¹HNMR(DMSO-d₆)。

图2为1，3，5-三(4-萘氧基-1，8-二酸)苯三酐的红外光谱IR(KBr)。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1