[发明专利]一种高性能荧光功能化聚芳醚腈及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高性能荧光功能化聚芳醚腈及其制备方法和应用，涉及功能性高分子材料领域，其制备方法为：将2,6‑二氯苯甲腈，四苯乙烯双酚衍生单体、芳香族二元酚单体、催化剂，有机溶剂以及带水剂一同置于反应器中，搅拌使反应物混合并溶解，升温至130～150℃共沸脱水2h，再逐渐升高温度至180～200℃反应2～3h，反应完后，将所得粘稠的产物缓慢倒入稀盐酸溶液中，析出条状聚芳醚腈固体，将其粉碎后纯化、干燥得到主链含四苯乙烯结构的聚芳醚腈聚合物；本发明将聚集诱导单体引入分子主链，从而增强聚合物的发光效率，荧光强度增强1.5～15.9倍，发射峰从420nm左右红移至460nm左右，光谱得到拓宽，同时具有良好的成膜性、热稳定性和机械性能，合成方法简单，操作便捷。

技术领域

本发明涉及功能性高分子材料领域，尤其涉及一种高性能荧光功能化聚芳醚腈及其制备方法和应用。

背景技术

聚芳醚腈(PEN)是一类兼具出色的耐热性、耐辐射、耐腐蚀性能，优良的机械强度，良好的电器绝缘性和阻燃性，且易于加工的新型特种高分子材料。目前已被应用于航空航天、特种装备及电器设备等高新技术领域。近年来，以创新驱动，提升材料技术含量和附加值为导向，聚芳醚腈作为综合性能优异的特种高分子材料逐步开发其功能化应用，证明了其不仅可作为高性能的特种工程塑料，亦可在介电，吸附树脂，质子交换膜等领域成为高性能的功能化材料。聚芳醚腈由于结构中具有大量的共轭芳环，能够在紫外光激发下发出蓝色荧光，具有作为高分子荧光材料，应用于柔性显示器件，可视化监测和生物诊疗等领域。然而，近年来的研究报道显示，聚芳醚腈荧光功能化仍旧存在着发射光谱单一，仅位于深蓝光区域，发光效率不高等缺点，阻碍了其光功能化应用研究的进展。

中国专利CN109593826A公开了一种高性能羧基功能化聚芳醚腈的制备方法，以含羧基的酚酞啉为双酚单体，分别同双酚A，联苯双酚等其他单体共聚，合成高性能的羧基功能化聚芳醚腈共聚物。酚酞啉作为功能单体引入分子主链，在保证聚芳醚原本较高的玻璃化转变温度，优异的热稳定性，较好的力学强度以及极性溶剂良好的溶解性的同时，还能在紫外光激发下发射出蓝色荧光。为聚芳醚腈利用其反应性制备功能复合材料，开展光学领域的应用提供了材料基础。但所使用的酚酞啉功能单体并非高量子产率的荧光小分子，无法改善聚芳醚腈的发光波段，其发射峰仍旧是位于肉眼不易观察的深蓝光区域(420nm左右)；并且该类聚芳醚腈的发光效率也较低。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种高性能荧光功能化聚芳醚腈及其制备方法和应用，借助聚集诱导单体的发光特性，增强聚合物的发光效率，拓宽发射光谱，同时具有良好的成膜性、热稳定性和机械性能，合成方法简单，操作便捷。

本发明采用的技术方案如下：

为实现上述目的，本发明提供一种高性能荧光功能化聚芳醚腈，具有以下结构式：

其中，0＜x＜1，n为聚合度，n＞0。

本发明还提供一种高性能荧光功能化聚芳醚腈的制备方法，包括以下步骤：

将2,6-二氯苯甲腈，四苯乙烯双酚衍生单体、芳香族二元酚单体、催化剂，有机溶剂以及带水剂一同置于反应器中，机械搅拌将反应物混合并溶解，再升温至130～150℃共沸脱水2h，再逐渐升高温度至180～200℃反应2～3h，反应完成后，将所得粘稠的产物缓慢倒入稀盐酸溶液中，析出条状聚芳醚腈固体，将条状聚芳醚腈固体粉碎为粉末后纯化、干燥得到主链含四苯乙烯结构的聚芳醚腈聚合物，该聚合物为高性能荧光功能化聚芳醚腈。

作为优选，所述纯化步骤为：将粉末状聚合物分别用无水乙醇和去离子水，煮沸洗涤3～5次。

作为优选，所述干燥步骤在80℃条件下干燥24h。

作为优选，所述四苯乙烯双酚衍生单体为1,2-二(4-羟基苯)-1,2-二苯乙烯。