[发明专利]一种含菲环结构的三胺单体及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种含菲环结构的三胺单体及其制备方法和用途，从二取代菲环单体出发，经Ullmann偶联反应、Suzuki反应，还原反应等一系列化学反应制备一种含菲环结构的三胺单体。本发明中公开的一种含菲环结构的三胺单体的热稳定性好，并且合成方法工艺简单，纯化容易，因而适于工业生产，本发明的含菲环结构的三胺单体可用于合成超支化和功能化聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺等聚合物，能够显著提高由其制备的聚合物的耐热性和热稳定性；同时还能增强聚合物的机械性能，显著改善其加工性能，解决难溶的问题。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，更具体地，涉及一种含菲环结构的三胺单体及其制备方法和用途。

技术背景

超支化聚酰亚胺(HBPIs)因综合了超支化聚合物和聚酰亚胺两者的优点而具有一系列独特的理化性能，近年来受到广大科研工作者的关注。目前超支化聚酰亚胺主要应用于气体分离膜和渗透膜等膜材料，以及其它如光波导、光敏、液晶、介电材料和传感器(检测电极)等高新技术领域。

相对于线性聚酰亚胺，超支化聚酰亚胺的溶解性和加工性能优异，但是其热性能相对下降，这限制了超支化聚酰亚胺的广泛应用。因此，开发同时具有优异溶解性和耐热性的超支化聚酰亚胺对拓展其应用领域具有重要意义。目前合成超支化聚酰亚胺的三胺单体的种类相对较少，三胺的合成率低，热性能差，已工业化的单体种类就更为有限，较少的单体种类在很大程度上阻碍了超支化聚酰亚胺的应用，已成为其发展的瓶颈问题。

聚酰亚胺由于自身具有优异的结构可设计性，可通过结构设计，引入功能性基团，赋予其特定的性能。因此，通过分子结构设计开发合成新型超支化聚酰亚胺，尤其是具有特殊功能的超支化聚酰亚胺材料已成为该领域的研究重点和热点。菲环作为稠环芳烃的一类重要的化合物，具有大的共扼结构。然而，目前尚未有人将其引入到聚酰亚胺中，因此有必要开展新型含菲环结构的三胺单体的设计合成及其在超支化聚酰亚胺中的应用研究。

本发明设计合成含菲环结构的三胺单体，采用此类三胺单体制备超支化聚酰亚胺，不但可以提高聚合物的耐热性，而且，此类含菲环结构三胺引入到超支化聚酰亚胺主链，可以扩大聚合物链之间的距离，增大聚合物的自由体积，进一步改善其溶解性和加工性能，提高其气体渗透性能。由本发明三胺单体制备的超支化聚酰亚胺同时具有高热稳定性和优异的溶解性能，其在耐高温领域以及气体渗透分离膜等材料领域具有较好的应用前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中三胺单体热性能差、不稳定、合成率低，反应条件苛刻，制备的聚酰亚胺很难兼得优异溶解性和耐热性等技术缺陷，提供一种含菲环结构的三胺单体及其制备方法和用途，可用于合成超支化和功能化的聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺等聚合物。

本发明要解决的另一技术问题是提供上述一种含菲环结构的三胺单体的合成方法。

一种含菲环结构的三胺单体，其特征在于该单体结构如通式(I)所示：

其中Ar₁选自下列结构式中的任何一种：

优选地，所述Ar₁选自

其中Ar₂和Ar₃选自下列结构式中的任何一种：

；

优选地，所述Ar₂选自中的一种；

优选地，所述Ar₃选自中的一种。

上述含菲环结构的三胺单体的合成方法，具体包括以下步骤：