[发明专利]含联嘧啶结构的双酚单体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于功能高分子材料及其制备的技术领域，特别涉及一种含联嘧啶结构的双酚单体及其制备方法和用途。

背景技术

聚芳醚(聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚芳醚酮酮)是一类具有优良综合性能的工程塑料材料,由于其具有耐热等级高、耐辐射、耐化学药品、无毒性、耐疲劳、耐冲击、抗蠕变、耐磨、耐水解性好、阻燃性好、尺寸稳定性优异等优点,且拥有很宽的使用温度范围,在热塑性聚合物领域占有极其重要的位置，在航空航天、电子电器、核能工业以及民用高技术领域有着广泛的应用。聚醚砜和聚醚酮材料是目前得到应用的为数不多的特种工程塑料之一。它们具有优良的耐热性能、物理机械性能、绝缘性能等，特别是具有可以在高温下连续使用和在温度急剧变化的环境中仍能保持性能稳定等突出优点，在电子、汽车、机械等许多领域已经得到广泛应用。

本发明从分子设计的角度出发，制备出了含有联嘧啶双酚单体，再利用共聚方法合成出含联嘧啶结构单元的聚芳醚砜及聚醚酮，通过改变联嘧啶单体的比例，合成出一系列含有不同联嘧啶双酚链段含量的聚芳醚材料。这种含有联嘧啶双酚的聚芳醚类聚合物具有较高的玻璃化转变温度及较高的热稳定性。此系列聚合物在膜分离、涂料、绝缘材料以及燃料电池等方面都具有重要的实用价值和开发价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，合成一种含有联嘧啶结构的双酚单体，并利用其合成主链含联嘧啶结构的新型聚芳醚聚合物。

上述技术问题通过以下的技术方案实现：

一种含联嘧啶结构的双酚单体，是4,4'-二(4-羟苯基)-6,6'-二苯基-2,2'-联嘧啶，其结构式如下：

一种含联嘧啶结构的双酚单体的制备方法，有以下步骤：

将4-甲氧基苯甲醛、苯乙酮、尿素和单质碘按摩尔比2∶2∶4∶1混合后加热至120℃并充分搅拌，反应30分钟后倒入无水乙醇，然后将沉淀物过滤，用无水乙醇洗涤，干燥后，使用无水乙醇重结晶，得到中间产物I，结构式为

将中间产物I与N,N-二甲基苯胺溶解在三氯氧磷中，每g中间产物I使用0.1～0.2mL N,N-二甲基苯胺，使用5～8mL三氯氧磷，加热保持回流7小时，减压除去过量的三氯氧磷，将得到的粘稠油状物加入到冰水混合物中，充分搅拌，滤出沉淀物并干燥，使用无水乙醇重结晶，得到白色片状晶体中间产物II，结构为

在惰性气体保护下，将无水氯化镍、三苯基膦和锌粉按摩尔比1∶4～5∶1～1.5混合，溶于N,N-二甲基甲酰胺（DMF），每mmol无水氯化镍使用4～6mlDMF，整个体系保持在30～90℃，持续1小时，然后加入浓度为0.05～0.08mol/L的中间产物Ⅱ的DMF溶液，中间产物II与无水氯化镍的摩尔比为0.8～1.2∶1，将整个体系在50℃温度下保持6小时后倒入氨水中，氯仿萃取，有机相用无水碳酸钾干燥，减压除去DMF，用正己烷洗涤，得到中间产物III，结构为

将中间产物Ⅲ和吡啶盐酸盐按质量比1∶35～50混合后加热至175℃并保持8小时，冷却至120℃，将混合物倒入水中，过滤得到粉末，并用水洗涤，干燥，即得到含联嘧啶结构的双酚单体4,4'-二(4-羟苯基)-6,6'-二苯基-2,2'-联嘧啶。

一种含联嘧啶结构的双酚单体的用途，是和商用双酚单体、商用双氟单体共聚，合成含联嘧啶结构的聚芳醚。

所述的合成含联嘧啶结构的聚芳醚，具体步骤为，将含联嘧啶结构的双酚单体、商用双酚单体、商用双氟单体共同加入到有机溶剂中，并加入成盐剂、共沸脱水剂，惰性气体保护下升温至170～190℃，使共沸脱水剂回流3小时后蒸出共沸脱水剂，升温至180～310℃，继续反应6小时。将聚合物在水中析出，经粉碎、洗涤干燥后，得到含联嘧啶结构的新型聚芳醚；其中，由含联嘧啶结构的双酚单体和商用双酚单体组成的总双酚单体与商用双氟单体及成盐剂的摩尔比为1∶1∶1.2，含联嘧啶结构的双酚单体的摩尔数占总双酚单体的40%～100%，有机溶剂的质量为所有反应物质量的2.3～3倍，共沸脱水剂的用量为溶剂体积的20%。

所述的含联嘧啶结构的新型聚芳醚具有如下结构式：