[发明专利]含哒嗪基团的二胺单体及其制备方法与应用

说明书

本发明的含哒嗪基团的二胺单体及其制备方法与应用属于有机合成技术领域。本发明提供了一种含哒嗪结构的二胺单体及其制备方法与应用，采用亲核取代法将含有柔性基团或不对称结构或大体积侧基的二羟基化合物与含氯硝基哒嗪反应制备得到含有哒嗪结构的二硝基中间体，将含有哒嗪结构的二硝基产物中间体还原后得到含有哒嗪结构的二胺单体；将含有哒嗪结构的二胺单体与二酐反应，热亚胺化后，得到高性能杂环聚酰亚胺薄膜。本发明的高性能杂环聚酰亚胺薄膜不仅保持原有聚酰亚胺优异的热性能和机械性能，在溶解性和光透过性方面有显著提高，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种含哒嗪结构的二胺单体及其制备方法与应用。

背景技术

聚酰亚胺是一种分子主链上具有酰亚胺环重复单元芳杂环类高分子材料。独特的芳香结构赋予聚酰亚胺优异的耐高温性能、突出的机械性能、光学性能、耐老化、耐辐射和耐溶剂性能，而且使聚酰亚胺具有更长的使用寿命和更高的安全系数，广泛应用于涂层、胶粘剂、航空航天、汽车及电子电气等领域，尤其在高端技术领域，如航空航天和微电子领域，是不可或缺的材料之一。

虽然聚酰亚胺独特的结构赋予其各种优异性能，但仍存在一些问题，一方面，聚酰亚胺主链具有较多的芳环结构造成其较大的刚性，难以在有机溶剂中溶解或者具有较高的熔融温度造成成型加工难的问题，限制聚酰亚胺的发展；另一方面，由于电子极化作用及电荷转移络合物(CTC)作用使聚酰亚胺的透明性变差。同时，聚酰亚胺分子链间具有较强的相互作用，导致分子链间电荷转移络合物，从而使聚酰亚胺具有较深的颜色。为了满足快速发展的微电子和光学应用等领域的要求，如柔性显示技术采用的柔性基底和薄膜太阳能电池基底，制备一种易加工、溶解度高且光学透过性高的聚酰亚胺材料显得十分重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，聚酰亚胺材料光学透过性较差的缺陷。为解决这一问题，本发明提供了一种含哒嗪结构的二胺单体及其制备方法与应用。

本发明采取的技术方案是，采用亲核取代法将含有柔性基团或不对称结构或大体积侧基的二羟基化合物与含氯硝基哒嗪反应制备得到含有哒嗪结构的二硝基中间体，将含有哒嗪结构的二硝基产物中间体还原后得到含有哒嗪结构的二胺单体；将含有哒嗪结构的二胺单体与二酐反应，得到具有高热稳定性，机械强度与高光学透过性等优点的高性能杂环聚酰亚胺薄膜。

本发明采用的具体技术方案是，一种含哒嗪结构的二胺单体，其结构式为其中，—Ar—优选中的一种。

制备含哒嗪结构的二胺单体的反应式如下：

-Ar-为中的一种。

一种含有哒嗪结构的二胺单体的制备方法，步骤如下：

(1)在室温及氮气保护条件下，将二羟基化合物、3-氯-2-硝基哒嗪和碱溶于极性溶剂中，体系中固体总质量分数为10％～50％，然后加热至50～100℃，反应4～8小时；降至室温后，将反应物倒入质量分数为5％的氢氧化钠溶液中，过滤，所得固体用去离子水反复洗涤至洗涤液呈中性，得到二硝基粗产物；将所述二硝基粗产物与活性炭溶于有机溶剂1，加热至70～90℃，30分钟后热过滤，向滤液中滴加水至溶液饱和，过滤，所得固体于50～100℃真空处理5～10小时，得到含有哒嗪结构的二硝基中间体；

(2)在氮气保护下，将含有哒嗪结构的二硝基中间产物加入到有机溶剂2中，加入催化剂，于60～80℃以20～30mL/h的速度缓慢滴加水合肼，并在1.5～2小时之内滴加完毕，继续反应2～3小时后热过滤，滤液降温后析出固体，过滤，滤饼用蒸馏水洗涤2～3次，于50～100℃真空处理5～10小时，得到含有哒嗪结构的二胺单体；