[发明专利]一种含硝基多取代芳香二胺单体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含硝基多取代芳香二胺单体及其制备方法，所述含硝基多取代芳香二胺单体的结构式为其中，R¹、R²为‑H、‑CF₃、‑OCH₃或烷基中的一种，Ar¹、Ar²为芳香环或芳香杂环。本发明提供了两种制备方法，一种是碱催化合成方法，另一种是离子液体催化方法。该二胺单体可应用于高性能含硝基结构的聚酰亚胺薄膜材料的制备，可进一步改善所制聚酰亚胺膜材料的溶解成膜性能、光学透明性、拉伸强度性能、介电损耗性等的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及二胺单体制备领域，尤其涉及一种含硝基多取代芳香二胺单体及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是一种新型的高分子湿敏材料，其中，芳香性聚酰亚胺凭借其具有更优异的热稳定性、良好的化学稳定性和机械强度以及较低的介电常数，在众多领域中都得到了广泛的应用，但是，受聚合物分子结构特征的影响，常规聚酰亚胺通常都难溶，难以直接加工成膜，同时，传统的聚酰亚胺由于分子主链高度的芳香共韧性和分子链内电荷络合转移作用，其薄膜大多具有很深的颜色和较差的光学透明性，热膨胀性也是不够理想。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种含硝基多取代芳香二胺单体，该单体为新型的含硝基多取代芳香二胺单体结构，引入硝基非对称二胺结构，从该结构中也可以知晓本发明的含硝基多取代芳香二胺单体将不同的功能性官能团引入聚合物的分子链中，采用该方法所制备得到的非对称结构聚酰亚胺具有很好的溶解性，柔韧性、可加工性、较高的拉伸强度性及较低的介电损耗性。

本发明的第二目的是提供上述的含硝基多取代芳香二胺单体的两种制备方法，本发明所提供的第一种方法是采用强碱为催化剂，然后升温反应从而制得目标单体，本发明所提供的第二种方法是采用碱性离子液体催化剂的绿色合成方法，本发明所提供的两种制备方法能耗低、成本低，制得的单体纯度高，值得广泛推广进行应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种含硝基多取代芳香二胺单体，该单体的架构式为：其中，R¹、R²为-H、-CF₃、-OCH₃或烷基中的一种，Ar¹、Ar²为芳香环或芳香杂环。

优选地，Ar¹、Ar²为如下基团的一种，其中同一种芳环取代位置有所不同：

优选地，当Ar²选择为其中一种时，Ar¹选择为其制得的二胺单体的结构式依次是：

优选地，为了使获得的聚酰亚胺薄膜介电常数、介电损耗等性能较为优异，经过实验设计优化，当Ar²选择为时，Ar¹选择为其中的一种，其制得的二胺单体的结构式依次是：

从上述的结构式分析可知：上述优选单体所制得的PI薄膜有较为优异的介电性能，这是由于首先Ar¹、Ar²满足自身结构有较高对称性的特点，其次就是上述的芳香杂环结构刚性较大，减少了空间上分子链与链之间的堆砌程度，而且杂原子如氮、氧等含量较高，其氮杂原子的极性可以使分子链间的作用力增加，降低链的自由活动性，可以保持较高的热稳定性。最后，含孤对电子的杂原子可能与酰亚胺环之间存在的相互作用，在一定程度上有利于提高聚酰亚胺薄膜的电学性能。