[发明专利]含3,6‑二(三苯基)甲基‑9‑氢咔唑侧基的聚芳醚及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料及其制备技术领域，具体涉及一种含3,6-二(三苯基)甲基-9-氢咔唑侧基的聚芳醚及其制备方法。

背景技术

聚醚酮和聚醚砜是大家所熟知的特种工程塑料，因具有极其优良的机械性能和热稳定性，应用广泛，近十年来一直以较快的速度发展。但是目前商品化的聚醚砜和聚醚酮的结构比较单一，已经很难满足市场需求，因此对其结构优化和功能化是极其重要的。

侧链引入功能化基团是对聚芳醚功能化和结构优化的主要方法之一，该方法简单易行。含多苯环咔唑衍生物的聚芳醚不但保留了聚芳醚的本身优良性能，还扩大了其应用。因为多苯环咔唑衍生物本身就是光电材料，故多苯环咔唑衍生物的聚芳醚可以作为光电材料。此外，由于其含多苯环侧链还可以应用于质子交换膜和分离膜。

发明内容

本发明的目的是制备一种新型含咔唑衍生物的聚芳醚聚合物，该聚合物在光电材料、质子交换膜和分离膜方向都有很大的应用空间，其结构式如下所示：

其中0<m≤1.0；

X为

Y为

其合成过程可用下列反应式表示：

其中0<m≤1.0；

本发明所述的一种新型含咔唑衍生物的聚芳醚制备方法，步骤如下：

(1)3,6-二(三苯基)甲基-9-氢咔唑单体的制备是以邻二氯苯为溶剂(Journal of Polymer Science,Part A:Polymer Chemistry，46(11)：3860～3868)，将咔唑和三苯基氯甲烷溶解在其中，磁力搅拌，在惰性气保护下升温至180～210℃，反应7～10个小时后冷却至室温，体系变为淡粉色，抽滤，固体用丙酮洗涤后，再用N,N二甲基乙酰胺(DMAc)重结晶，真空条件下烘干得到3,6-二(三苯基)甲基-9-氢咔唑白色粉末。其中咔唑、三苯基氯甲烷、邻二氯苯的摩尔比为1.0：2.0～2.1：0.50～5.0；

(2)含碘聚芳醚的制备：以4-碘苯基对苯二酚(CN102942457B，4-碘苯基对苯二酚单体及其制备方法和应用)、双氟单体和双酚单体为反应物，无水碳酸钾为成盐剂，环丁砜为溶剂，甲苯为共沸脱水剂；将反应物、成盐剂、溶剂和共沸脱水剂加入到具有机械搅拌的三口瓶中，油浴加热到共沸脱水剂开始回流，保持回流3～5小时除去反应中产生的水，然后将多余的共沸脱水剂蒸出，再在165～200℃条件下反应3～8小时，得到粗产物；其中4-碘苯基对苯二酚、双酚单体、双氟单体、无水碳酸钾的摩尔比为m：(1-m)：1：1.1～1.2，其中0<m≤1，溶剂质量为所有反应物质量的2.5～3倍，共沸脱水剂的用量为溶剂体积的20％～30％；双氟单体为4，4’-二氟二苯砜或4,4’-二氟二苯甲酮，双酚单体为六氟双酚A、对苯二酚、4,4’-联苯二酚、4,4’-二羟基二苯砜、4,4’-二羟基二苯甲酮或双酚A；其次，将粗产物倒入水中，粉碎、过滤；过滤产物用蒸馏水煮沸5～6次，再用乙醇煮沸5～6次，烘干即得含碘聚芳醚；

(3)含3,6-二(三苯基)甲基-9-氢咔唑侧基聚芳醚的制备：以含碘聚芳醚、3,6-二(三苯基)甲基-9-氢咔唑单体为反应物，Cu₂O为催化剂，N,N-二甲基乙酰胺或1,1,2,2-四氯乙烷为溶剂，其中含碘聚芳醚、3,6-二(三苯基)甲基-9-氢咔唑单体、Cu₂O的摩尔比为1.0：1.0～1.5：1.0～1.5，溶剂用量为1g含碘聚芳醚加溶剂10～30mL；在惰性气体氛围下升温至165～180℃，反应48～72小时后，用砂芯过滤，滤液倒入大量水或乙醇中，即有白色聚合物析出，聚合物粉碎、过滤、用蒸馏水煮沸、烘干，得到本发明所述的含3,6-二(三苯基)甲基-9-氢咔唑侧基的聚芳醚。

本发明制备的新型含咔唑衍生物聚芳醚由于含有六苯环大共轭结构，因此在光电材料方面有很大应用前景；且该六苯环在侧基上，可以通过磺化制备质子交换膜，在燃料电池方向也有很大应用潜力；由于六苯咔唑是一个很大的刚性基团，可以提高聚芳醚的选择性，故该发明制备的聚合物在分离方面也有较大的应用价值。

附图说明