[发明专利]一种合成高阻隔聚酰亚胺用的二胺及其制备方法

说明书

本发明公开了一种合成高阻隔聚酰亚胺用的二胺及其制备方法。本发明从二卤代9,10‑二氢吖啶出发，通过Suzuki反应和还原反应制备二胺单体。本发明所述的二胺分子结构含9,10‑二氢吖啶结构的二胺单体具有高平面性和较强的刚性，所制备的聚酰亚胺分子链堆砌紧密，因而具有优异的阻隔性能，较高的玻璃化转变温度和热稳定性以及较低的热膨胀系数。本发明制备工艺简单且多样，条件要求低，适于工业生产。

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，更具体地，涉及一种合成高阻隔聚酰亚胺用的二胺及其制备方法。

背景技术

芳香型聚酰亚胺(PI)是一类性能优异的耐高温材料，其含有强刚性的苯环和酰亚胺环，具有高玻璃化转变温度、高强度、低热膨胀系数等优异特性，是促进柔性有机电致发光器件(FOLED)产业化发展的材料之一。但是，聚酰亚胺对水氧的阻隔性能较差，就容易导致柔性有机电致发光器件(FOLED)的稳定性差和寿命短的缺陷，因此限制了聚酰亚胺在柔性有机电致发光器件中的应用。

针对聚酰亚胺阻隔性能的缺点，现有技术对聚酰亚胺的阻隔性能的改善多采用添加纳米材料延长水氧的渗透路径提高聚酰亚胺的阻隔性能，比如云母、石墨烯、滑石粉等纳米级无机粉体，但是采用该技术对阻隔性能的提高有限，如改性绢云母/聚酰亚胺复合薄膜的阻隔性能得到极大提升，其水阻隔透过率(WVTR) 为0.0259g/m²/day，而更进一步添加过多纳米材料会存在相容性的问题，对聚酰亚胺的某些性能产生不利的影响。在研究大量无机改性纳米的复合材料得到的聚酰亚胺的阻隔性能提升有限，不能满足在高阻隔领域内的使用要求的结果后，研究人员开始从聚酰亚胺的结构设计，从聚酰亚胺的结构上减少自由体积，从而提高聚酰亚胺的阻隔性能。聚酰亚胺主要由二元酐和二元胺合成，原料来源广泛，并且其合成方法多样、制备工艺简单。其中使用的二胺单体具有较强的分子结构可设计性，可通过对二胺的结构设计，合成一种高平面性的的二胺单体，在与二酐聚合成重复单元具有高平面性的聚合物，从而使分子链堆砌紧密，大幅提高聚酰亚胺的阻隔性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中聚酰亚胺阻隔性能的不足，提供一种合成高阻隔聚酰亚胺用的二胺，能够在与二酐聚合后得到高阻隔性能的本征型聚酰亚胺。

本发明要解决的另一技术问题是利用上述的二胺制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种合成高阻隔聚酰亚胺用的二胺，其结构通式如下所示：

其中，Ar₁选自下列结构式中的任意一种：

n＝0～6，m＝0～6，同一结构式中的n和m不同时为0。

进一步地，所述Ar₂和Ar₃选自下列结构式中的任意一种：

进一步地，所述Ar₂优选为的一种或多种，Ar3为的一种或多种。

本发明所述合成高阻隔聚酰亚胺用的二胺利用含有两个卤原子取代的9,10- 二氢吖啶单体通过Suzuki反应接枝含氨基基团，或通过Suzuki反应接枝含硝基的基团再还原，获得如结构通式所示的含吩恶嗪结构的二胺单体。具体包括以下步骤：

将含有两个卤原子取代的含9,10-二氢吖啶结构单体与含有一个硼酸和一个氨基取代的Ar₁单体加入溶剂中，通过Suzuki反应得到结构通式Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ所示的新型结构的二胺单体。

或者，