[发明专利]氟代三蝶烯四甲酸二酐化合物及其制备方法和聚酰亚胺及其制备方法

说明书

本发明涉及功能高分子材料领域，尤其涉及氟代三蝶烯四甲酸二酐化合物及其制备方法和聚酰亚胺及其制备方法。利用四甲基蒽和氟代邻氨基苯甲酸制备氟代四甲基三蝶烯，再在高锰酸钾作用下制得氟代三蝶烯四甲酸、最后在乙酸作溶剂的条件下通过溶剂热反应生成氟代三蝶烯四甲酸二酐。本发明还提供了基于氟代三蝶烯四甲酸二酐制备的聚酰亚胺。本发明利用所制备的二酐能得到新型聚酰亚胺高分子材料，可以广泛用于芯片表面的钝化与封装材料、α‑粒子屏蔽材料、多层布线的层间绝缘材料和用于制图、通孔的光致抗蚀剂材料以及柔性印制电路板的基体材料等方面；所制得的薄膜几乎为无色透明，热稳定性良好，在光学及热力学性能方面有了很大改善。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料领域二酐的制备，特别涉及一种氟代三蝶烯四甲酸二酐化合物及其制备方法和聚酰亚胺及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是一种性能优异的高性能聚合物，由于其突出的综合性能而被广泛应用到航空航天、高性能纤维、介电材料、膜分离和液晶显示器等领域。但由于二酐单体合成成本高昂以及聚合物不易加工、有颜色等缺点严重限制了它更广泛的发展应用。目前，二胺单体的数量已有上千种，合成技术工艺比较成熟，而二酐单体种类很少且二酐单体的设计合成相比之于二胺要困难复杂得多。如何改进聚酰亚胺在应用中存在的不足，克服二酐合成中的困难以及种类匮乏的问题，是本领域技术人员一直无法解决的。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的问题，本发明提供如下方案：

本发明提供一种氟代三蝶烯四甲酸二酐化合物，分子结构式如下式所示：

进一步地，合成路线如下式所示：

式中，化合物1为14-氟-2,3,6,7-四甲基三蝶烯，化合物2为14-氟 -2,3,6,7-三蝶烯四甲酸，化合物3为14-氟-2,3,6,7-三蝶烯四甲酸二酐。

进一步地，包括以下合成步骤：

步骤1、合成氟代四甲基三蝶烯

将氟代邻氨基苯甲酸和亚硝酸异戊酯分别溶于二乙二醇二甲醚和1,2-二氯乙烷中，分别加入溶有2,3,6,7-四甲基蒽的1,2-二氯乙烷中；

反应后，蒸出溶剂，加入顺丁烯二酸酐，加热回流，冷却后加入NaOH- 乙醇水溶液，加热回流，静置，抽滤，取固体，烘干，过柱纯化，旋蒸，得到白色粉末状固体，烘干，得氟代四甲基三蝶烯；

步骤2、合成氟代三蝶烯四甲酸

取步骤1所制备的氟代四甲基三蝶烯溶于吡啶与水的混合溶剂中并在高锰酸钾作用下加热搅拌回流；反应后，取滤液蒸馏出溶剂，用活性炭脱色，调节pH值小于1，取过滤后所得的固体进行干燥，得氟代三蝶烯四甲酸；

步骤3、合成氟代三蝶烯四甲酸二酐

取步骤2所制备的氟代三蝶烯四甲酸溶于乙酸，加热抽滤，滤液于反应釜中进行反应，待析出白色晶体，进行抽滤，真空干燥后，即得氟代三蝶烯四甲酸二酐。

优选地，步骤1中，所述2,3,6,7-四甲基蒽、氟代邻氨基苯甲酸和亚硝酸异戊酯的摩尔比为2:1～2.5:7～9。

优选地，步骤1中，进行过柱纯化时，固定相用100～200目的中性氧化铝，淋洗剂为二氯甲烷与石油醚，二氯甲烷与石油醚的体积比为5:95。

优选地，步骤2中，所述混合溶剂中吡啶与水的体积比为8～10：1，所述氟代四甲基三蝶烯与高锰酸钾的摩尔比为1：35～40。

优选地，步骤3中，所述反应釜的反应条件设置为：30min升温至150℃保温10小时，每小时降10℃至室温。