[发明专利]一种主链含咔唑的聚芳醚、制备方法及纳米碳改性材料和复合材料

摘要

一种主链含咔唑的聚芳醚、制备方法及由该主链含咔唑的聚芳醚修饰的纳米碳改性材料和复合材料，属于高分子材料技术领域。本发明通过设计开发一种新型的主链含咔唑的聚芳醚材料，将其用于纳米碳材料的改性，不但解决了纳米碳材料在有机溶剂中不能溶解、分散、易于团聚的关键难题，而且使纳米碳材料的分散能力大大超过类似的文献报道，应用也更为广泛。除此之外，本发明所述的主链含咔唑的聚芳醚材料制备方法简单，利于大规模批量化生产。这种新型、可溶的主链含咔唑的聚芳醚聚合物材料将在进一步的复合加工中扮演增溶、改性剂的角色，并因其具有良好的热稳定性、出色的机械性能，能够解决碳纳米材料复合加工中的遇到的困难，具有极大地应用前景。

主权项

1.一种主链含咔唑的聚芳醚的制备方法，其步骤如下：(1)合成双酚型单体Ma按照3～15mL有机溶剂溶解1克3,6‑二甲氧基‑9H‑咔唑单体的比例，将3,6‑二甲氧基‑9H‑咔唑单体添加到有机溶剂中；然后加入是3,6‑二甲氧基‑9H‑咔唑单体0.05～0.5倍摩尔量的活性引发剂碘化钠、2～5倍摩尔量的强碱催化剂、0.05～0.5倍摩尔量的相转移催化剂四丁基溴化铵，在惰性气体保护下将反应体系加热至出现回流状态，再加入是3,6‑二甲氧基‑9H‑咔唑单体1～10倍摩尔量的卤代烷基化合物Halo‑R，然后反应2～4小时，反应结束后将混合物倾倒于水中出料，萃取水洗后加入无水硫酸镁过滤，蒸除有机溶剂，从而获得Ma’单体的粗产物，其反应式如下所示；将Ma’单体的粗产物溶于有机溶剂中，然后在‑10～0℃条件下滴加相当于Ma’单体3～20倍摩尔量的溶于同一种有机溶剂的三溴化硼，该体系在惰性气体保护下反应2～12小时，然后升温到室温继续反应8～12小时，反应结束后将混合液倒入水中出料，萃取水洗后加入无水硫酸镁过滤后，蒸除有机溶剂，纯化后得到双酚型Ma单体，其反应式如下所示；(2)合成双酚型单体Mb按照3～15mL有机溶剂溶解1克3,6‑二对苯甲氧基‑9H‑咔唑的比例，将3,6‑二对苯甲氧基‑9H‑咔唑添加到有机溶剂中，然后加入是3,6‑二对苯甲氧基‑9H‑咔唑单体0.05～0.5倍摩尔量的活性引发剂碘化钠、2～5倍摩尔量的强碱催化剂、0.05～0.5倍摩尔量的相转移催化剂四丁基溴化铵，在惰性气体保护下将反应体系加热至出现回流状态，再加入是3,6‑二对苯甲氧基‑9H‑咔唑单体1～10倍摩尔量的卤代烷基化合物Halo‑R，然后反应2～4小时，反应结束后将混合物倾倒于水中出料，萃取水洗后加入无水硫酸镁过滤，蒸除有机溶剂，从而获得Mb’单体的粗产物，其反应式如下所示；将Mb’单体的粗产物溶于有机溶剂中，然后在‑10～0℃下滴加相当于Mb’单体3～20倍摩尔量的溶于相同有机溶剂的三溴化硼，该体系在惰性气体保护下反应2～12小时，然后升温到室温继续反应8～12小时，反应结束后将混合液倒入水中出料，萃取水洗后加入无水硫酸镁过滤，蒸除有机溶剂，纯化后得到双酚型Mb系列单体，其反应式如下所示；(3)主链含咔唑的聚芳醚聚合物的合成：将双酚型单体Ma或Mb与等摩尔的4,4'‑二卤代‑苯甲酮或4,4'‑二卤代‑苯甲砜及其衍生单体、1.05～1.50倍双酚型单体Ma或者Mb摩尔量的无水碳酸盐、反应单体质量总和3.0～6.0倍量的有机溶剂、有机溶剂体积20～50％的共沸脱水剂一并放入装有惰性气体的反应装置中，搅拌，加热至回流状态后反应1～4个小时，通过梯度升温去除共沸脱水剂，再升温至170～220℃继续反应2～7个小时，反应结束后趁热出料于水中，经粉碎、洗涤、干燥三个步骤后得到主链含有咔唑的聚芳醚聚合物，其反应式如下所示；y、x为1～8的正整数，n为0～12的正整数，m为正整数，代表聚合度。