[发明专利]高折射率聚芳硫醚砜酰胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高折射率聚芳硫醚砜酰胺及其制备方法，属于高分子合成领域。

背景技术

CMOS图像传感器(complementary metal oxide semiconductor(CMOS)image sensor,CIS)是近年来发展起来的一种新型图像传感技术。其具有设计周期短、集成度高、抗干扰能力强、成本低、重量轻、体积小、功耗低等优点。这些优良特性使其在数字家电、医疗诊断、视频监控、指纹识别等民用领域以及在诸如遥感成像、太阳敏感器、星敏感器等空间领域均具有广泛的应用前景[Uryu,Y.,Asano,T.Journal ofApplied Physics(Japanese),2002,41,2620-2624]。虽然CIS技术得到了广泛的关注，但其在分辨率方面的不足极大地限制了CIS在高技术领域内的应用，目前提高CIS分辨率最为有效的途径之一是在CIS器件内部使用微透镜(Inner microlens)，利用微透镜的高折射率将光信号更有效地集中在光检测(photodetector)上，从而增大整体器件的分辨率[Suwa,M.Journal ofPhotopolymer Science Technology,2006,19,275-276]。有机高分子材料具有低密度、耐冲击、易加工成型等优点。考虑到仪器轻量化、小型化及制作成本等因素，有机高分子透镜材料逐渐受到了广泛的重视。而常见有机聚合物材料的折射率通常在1.3～1.7之间，难以满足微透镜折射率的要求。因此，寻找具有高折射率、较低的双折射，在可见光范围内(400～700nm)具有优良的透光性（微透镜的光透过性越好，则光检测器的信号收集效率就越高），可用于制作微透镜的高分子材料，迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种高折射率聚芳硫醚砜酰胺聚合物及其制备方法，其特点是设计合成了一类既含硫醚、氮杂环同时含砜基和酰胺基团的聚合物，以期望引入高含量硫以及含氮杂环以提高聚合物的折射率，改善材料的双折射；引入砜基及酰胺基团提高材料的透光率及溶解加工性能，同时保持聚芳硫醚砜及芳族聚酰胺优良的热性能及力学性能。（杨杰主编，聚苯硫醚树脂及其应用，化学工业出版社，2006）

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

高折射率聚芳硫醚砜酰胺的化学反应式为：

其中n=10-200

高折射率聚芳硫醚砜酰胺的起始原料由以下组分组成：

其中，溶剂为N-甲基吡咯烷酮或二甲基乙酰胺；催化剂为吡啶或三乙胺；

并按下述工艺步骤及工艺参数制备：

高折射率聚芳硫醚砜酰胺的制备

将含砜基芳族硫醚二胺4.64～7.02份，催化剂1～10份依次加入到装有30～100份的溶剂的三颈烧瓶中，于温度-5～10℃搅拌溶解，将含氮杂环二甲酰氯4.21～4.55份加入到上述反应瓶中，于温度0～20℃下搅拌反应1-3h，继续在室温下反应6-10h，将反应粘液倒入500ml水中，即得线条状聚合物；

高折射率聚芳硫醚砜酰胺的纯化

将上述聚合物经水洗涤，于温度100℃下干燥3h，粉碎，分别用去离子水、丙酮提纯，在温度100℃下干燥12h得到高折射率聚芳硫醚砜酰胺纯树脂。

含氮杂环二甲酰氯的制备包括以下步骤：

（1）含氮杂环二甲酸的制备及纯化

将对氯甲基苯甲酸17.05份或3,6-二氯哒嗪14.9份或4,6-二氯嘧啶14.9份，分别与含硫酚单体28～40份，溶剂200～600份，脱水剂30～100份，碱20～100份依次加入带有搅拌器、温度计和回流冷凝器的三颈瓶中，于温度120℃～230℃回流分水，反应2～10h生成不同的含氮杂环二甲酸盐；将上述含氮杂环二甲酸盐溶液倒入冷水中，过滤，收集滤液，向滤液中加入1mol/L的盐酸50～300份进行酸化，得到浅黄色沉淀，将其过滤，滤饼经去离子水洗涤，除去水溶性杂质，再将滤饼溶解在2mol/L的碳酸氢钠溶液中，过滤，收集滤液，向滤液中加入1mol/L的盐酸50～300份进行酸化，将其过滤，滤饼经去离子水、乙醇洗涤，进一步除去杂质，干燥即得纯化的含氮杂环二甲酸，结构式如下：

HOOC-Ar-COOH

其中：

（2）含氮杂环二甲酰氯的制备及纯化