[发明专利]一种室温合成碳硼烷聚芳酯的方法和碳硼烷聚芳酯

说明书

技术领域

本发明涉及有机聚合物技术领域，尤其涉及一种室温合成碳硼烷聚芳酯的方法和碳硼烷聚芳酯。

背景技术

聚芳酯(PAR)，又称芳香族聚酯，因其主链上带有芳香环和酯键得名，是一种具有热塑性的特种工程塑料。它是一种无定形的聚合物，与聚碳酸酯、聚砜相似，但等级更高的工程塑料。聚芳酯由于主链结构中含有大量的芳环，符合休克尔规则，耐热性好、使用温度较广，可在-70～+180℃下长期使用，且具有良好的力学性能，在航空航天、电子电器、汽车及机械行业、医用品和日用品等行业具有广泛的应用。

聚芳酯于上世纪50年代被开始研究，最早的研究报道是1957年比利时人Cou ix首先以对苯二甲酸和间苯二甲酸同双酚A通过界面聚合制得聚芳酯。随后在1958年由苏联的Kopiiak等人进行研究报道的，但一直未见其工业化生产。直到1973年，日本的Unitika公司首先实现工业化，商品名为U-聚合物。随后世界各大公司相继开展了研发工作。目前，生产聚芳酯的公司有日本的Unitika公司、住友公司、钟渊公司，美国的联合碳化公司、Hooker公司、DuPont公司，德国Bayer公司，奥地利Isovolta公司等。

碳硼烷(carborane)，又称卡硼烷，自1962年被Williams首次报道以来，因其优异的耐氧化，耐水，热稳定性和化学稳定性，被广泛应用于胶接密封，生物医药和耐高温聚合物等领域。其是由十硼烷与乙炔反应而得，突出特征是两个碳原子和十个硼原子配位组成正二十面体的几何结构。因碳的位置不同，其有三种同分异构体，即：邻位碳硼烷(o-carborane)，间位碳硼烷(m-carborane)和对位碳硼烷(p-carborane)，与普通硼材料不同，碳硼烷在强酸、强碱、有机溶剂下都具有优异的稳定性。在400℃温度下，碳硼烷结构会发生重排反应而不降解。在400至500℃的温度下，发生重排反应形成间位碳硼烷，在600至700℃的温度下，形成对位碳硼烷。这都是因为碳硼烷具有独特的十二顶点二十面体的笼状封闭式结构。因此，将碳硼烷引入聚合体系而形成的新型聚合物也都因其体积大阻止临近基团相对运动、能屏蔽临近基团化学作用、超共轭，内聚能大等特点继承了其对温度、化学环境不敏感的特点。

若能将碳硼烷引入聚芳酯体系中，可在不改变聚芳酯优异的加工性能、表面性能、耐低温性能、可低温固化等特点的前提下大大提高其耐高温性能和力学性能等。但传统碳硼烷聚合物需在200度以上的高温条件下反应，危险性高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种室温合成碳硼烷聚芳酯的方法和碳硼烷聚芳酯，旨在提供一种安全可靠、分子量高、产率高的合成碳硼烷聚芳酯的制备方法。

一种室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，包括以下步骤：

在惰性气体保护下，无水无氧环境中，以低分子卤代烃溶解二酰氯作为有机相，去离子水溶解碳硼烷二酚作为无机相；以苄基三乙基氯化铵和强碱作为催化剂，将有机相缓慢滴加至无机相中，完全滴加后快速搅拌，得到碳硼烷聚芳酯。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，二酚单体为1,2-二(4-羟基苯基)-o-碳硼烷、1,7-二(4-羟基苯基)-m-碳硼烷、1,12-二(4-羟基苯基)-p-碳硼烷中的一种；二酰氯可以为对苯二甲酰氯、4,4-二酰氯二苯醚、丙二酰氯、丁二酰氯、戊二酰氯、丁二酰氯中的一种。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，所述低分子卤代烃为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷或邻二氯苯等中的一种。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，所用低分子卤代烃在使用前，需进行无水处理。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，无水处理的具体步骤为将低分子卤代烃用氢化钙搅拌过夜，回流冷凝，用长针注射器收集；装低分子卤代烃的容器要经过抽真空，然后通氮气，反复抽充数次。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，碳硼烷二酚和二酰氯两种单体之间的摩尔比范围为1:0.9～1.2。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，苄基三乙基氯化铵的添加量为碳硼烷二酚摩尔数的0.5-1％。

所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法，其中，所述室温合成碳硼烷聚芳酯的方法具体包括以下步骤：