[发明专利]在单相溶剂体系中合成聚荧蒽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在单相溶剂体系中合成聚荧蒽的方法。

背景技术

荧蒽(FA)为稠环芳香烃，化学式为C₁₆H₁₀，分子量为202.260，分子结构如下：

在荧蒽的分子结构中含有共轭苯环，且分子全部由C、H两种元素组成，从其分子结构来看，有潜力成为导电性、耐热性、液晶性以及高产炭率等多功能高分子材料的母体。探索以荧蒽单体合成多功能共轭芳香族聚合物就显得格外有意义。但可惜的是，国内外对聚荧蒽(PFA)的合成报道很少。仅见到电聚合合成聚荧蒽的报道，即在三氟化硼乙醚(BFEE)络合物这一中等强度的Lewis酸介质中，采用电化学聚合法在1.23V vs.SCE的恒电位下氧化荧蒽单体，在阳极上直接合成了导电率为10^-2S cm^-1数量级的聚荧蒽薄膜，并且对制得的薄膜进行了核磁共振和紫外光谱表征(Xu J K，Hou J，Zhang S S，et al.Electrochemical polymerization of fluoranthene and characterization of itspolymers.Journal of Physical Chemistry B，2006，110：2643-2648.)。在BFEE溶液中可有效降低荧蒽的化学氧化电位，使其氧化电位从在含有四丁基四氟硼酸铵电解质的乙腈介质中的1.68Vvs.SCE降为1.07Vvs.SCE，从而减轻了聚合物薄膜在合成过程中的破坏。荧蒽聚合中的活化点主要发生在C₃、C₄、C₁₃、C₁₄处。但该法合成的聚荧蒽，热分解温度仅为442℃，残炭率仅为24.5wt％，与理论值相差甚远，还具有极大的提升空间。加之电聚合受电极面积的限制，不利于大规模生产。

然而，国内外采用化学氧化聚合法合成稠环芳香聚荧蒽的领域尚无人涉足。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的上述不足，旨在提供一种可简便地实施的合成聚荧蒽的方法。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种在单相溶剂体系中合成聚荧蒽的方法，其特征在于，将荧蒽单体与三氯化铁在硝基甲烷中反应1小时以上。

其中，三氯化铁与荧蒽单体的摩尔比为1～9∶1。

其中，反应时间为1～50小时。

其中，反应温度为10～100℃。

本发明中的产物的结构表征

紫外表征

紫外测试(UV)使用760CRT型双光束紫外可见分光光度计，步长为400nm·min-1，扫描范围为200-900nm，试样分别在NMP和浓硫酸中进行紫外光谱表征。

红外表征

产物经研细，在80℃左右的烘箱内干燥一周左右处理后，使用Nicolet Magna-IRTM 550傅立叶变换红外光谱仪进行反射红外光谱测试，仪器分辨率为2cm-1。

广角X射线衍射表征

产物经研细、烘干处理，采用D/max 2550型X射线衍射仪，扫描角度为5°-70°，扫描速度为10°/min。

溶解性测试

取微量约为2粒芝麻大小的产物样品，分别溶于3mL甲酸、乙酸等18种溶剂中，分别比较其溶解情况和溶液颜色。

聚荧蒽的掺杂及电导性测试

对制得的聚合物进行掺杂处理，取一定量反应产物，玻璃试管中，在80℃左右的烘箱内静置热处理48h以上，除去反应副产物HCl的原位掺杂。之后，再加入约为0.2g的碘，密封玻璃试管，于80℃左右的烘箱内加热掺杂48小时，即可完成聚荧蒽的掺杂。然后取一定量的掺杂聚荧蒽，置于两铜片电极之间，制成薄片。施加一定的压力，测出其电阻，并准确测量薄片的最小厚度，根据公式σ＝d/RS计算样品的电导率，其中，σ为电导率，单位为S·cm^-1，d是聚合物薄片厚度，单位为cm，R是薄片轴向电阻，单位为Ω，S是薄片横截面积，为0.785cm²。

熔融温度测试

取微量的聚合物样品置于干净的盖玻片上，再加盖盖玻片，并且使样品在盖玻片间分散均匀。将样品置于Opthoplan 043882热台偏光显微镜下，选用放大10倍的目镜，在正常光线条件下观察样品的形貌和分散状态，开始加热，记录聚合物熔融时的温度即为熔融温度。

本发明的有益效果是：本发明通过化学氧化法，以硝基甲烷作为单相溶剂反应介质，无水氯化铁作为氧化剂合成了聚荧蒽。