[发明专利]一种含吡咯基团的三芳胺基聚酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含吡咯基团的三芳胺基聚酰亚胺及其制备方法和应用，结构式为其中，Ar代表为或合成9‑(4‑(2,5‑双‑(4‑氨基‑苯基)‑吡咯‑1‑基)‑苯基)‑9H‑咔唑二苯胺；将二苯胺单体和二元酸酐反应，制备含吡咯基团的三芳胺基结构的聚酰胺酸前躯体溶液，利用化学法将聚酰胺酸前躯体溶液合成为聚酰亚胺；固化成膜得到含吡咯基团的三芳胺基聚酰亚胺薄膜材料。可作为多功能电致变色材料在光电子器件和荧光材料中应用。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺及其制备方法和应用，尤其是一种含吡咯基团的三芳胺基聚酰亚胺及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺(PI)因具有优异的化学稳定性、热稳定性和介电性能而成为一种重要的商业材料。三芳胺基的聚酰亚胺由于其优异的给电子性能和空穴传输能力以及较低的驱动电压而在光电子领域具有十分广泛的应用，并且三芳胺类聚合物可以通过控制薄膜的厚度来获得较高颜色对比度的电致变色材料。利用Paal-Knorr反应将平面结构和富电子的吡咯基团引入PI骨架中，可以进一步提高聚合物的给电子性能和电荷传输能力。

现有的聚酰亚胺材料的主要问题是熔点和玻璃化转变温度都较高，不易加工，且材料变色单一。因此，我们提出通过引入三芳胺基团和吡咯基团制备聚酰亚胺，将这些溶解性好且变色丰富的基团引入到聚合物骨架中，通过改变化学结构改善聚合物的性能。

发明内容

本发明的目的是要解决现有的聚酰亚胺溶解性低，不易加工的问题，同时解决现有的电致变色材料功能单一的问题，而提供的一种含有吡咯基团的三芳胺基聚酰亚胺及其制备方法和应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种含有吡咯基团的三芳胺基聚酰亚胺，结构式为其中，Ar代表为n值的取值范围为1≤n≤100，且n为整数。

上述含有吡咯基团的三芳胺基聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备1，4-二(4-硝基苯基)丁烷-1，4-二酮

取2-溴-4'-硝基苯乙酮于250mL三口瓶中，加入甲醛次硫酸氢钠，溶于干燥的N,N′-二甲基甲酰胺中，常温下搅拌24h，将溶液倒入200mL蒸馏水中，析出淡黄色固体，抽滤，烘干后将粗产物溶于100mL二氯甲烷中，分别用氢氧化钠溶液和饱和食盐水萃取，最后用无水硫酸镁干燥，旋蒸得浅黄色固体粉末1，4-二(4-硝基苯基)丁烷-1，4-二酮；

所述的2-溴-4'-硝基苯乙酮的质量与N,N′-二甲基甲酰胺的体积比为(3g～4g)：100mL；

所述的甲醛次硫酸氢钠的质量与N,N′-二甲基甲酰胺的体积比为(2g～3g)：100mL；

所述的氢氧化钠溶液的体积为100mL～150mL，浓度为1mol/L；

所述的饱和食盐水的体积为100mL～150mL；

所述的干燥的N,N′-二甲基甲酰胺是减压蒸馏过的溶剂；

(2)制备4-咔唑-9-基-苯胺

①制备9-(4-硝基-苯基)-9H-咔唑

在氮气气氛下将咔唑溶解到N,N′-二甲基甲酰胺中，再加入对氟硝基苯和氢化钠，在温度为100℃和搅拌速度为750r/min～850r/min下反应20h～24h，再倒入0℃～5℃的蒸馏水中沉出黄色沉淀物质；对黄色沉淀物质进行抽滤，得到黄色沉淀物质；使用乙腈对抽滤后的黄色沉淀物质进行重结晶，再在温度为40℃～50℃下干燥10h～12h，得到固体物质9-(4-硝基-苯基)-9H-咔唑；

所述的咔唑的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为(4g～5g):90mL；

所述的对氟硝基苯的质量与N,N′-二甲基甲酰胺的体积比为(4g～5g):90mL；