CN115557848A - 二胺单体和低cte、高透过的聚酰亚胺及制备方法 - Google Patents

二胺单体和低cte、高透过的聚酰亚胺及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二胺单体和低CTE、高透过的聚酰亚胺及制备方法,其在用于聚酰亚胺的单体中,引入强电负性基团、脂环结构、大取代基团、不对称结构和刚性非共平面结构都有利于制备无色透明聚酰亚胺。本发明以金刚烷作为脂环结构,同时在金刚烷结构的基础上引入刚性芳香族结构(苯环),以此来满足其无色透明的特性,同时具有较好的热性能。本二胺单体可用于制备无色透明聚酰亚胺,单体均以金刚烷为结构中心,通过酯基或酰胺键连接具有芳香性的苯环,其中一个单体为不对称结构,可以更好的满足制备无色透明聚酰亚胺的要求。

Description

二胺单体和低CTE、高透过的聚酰亚胺及制备方法
技术领域
本发明属于化学合成技术与有机高分子材料技术领域,尤其是一种二胺单体和低CTE、高透过的聚酰亚胺及制备方法。
背景技术
近年来,随着电子器件的发展,传统透明玻璃基板已无法满足柔性器件的要求,因此无色透明聚合物受到越来越多重视,聚酰亚胺作为各方面性能优异的聚合物,更加备受瞩目。
聚酰亚胺是一类具有多个酰亚胺五元杂环的高性能聚合物,其具有独特的电化学性能、耐辐射、耐化学腐蚀、优异的力学性能等性质,被广泛应用于航空航天、电子电器、燃料电池、光学、生物医学等领域。传统的聚酰亚胺一般为棕色或棕黄色透明材料,这是由于其分子结构中存在较强的电子供体和电子受体,在其分子链内或分子链间形成强烈的电荷转移络合物,使其在可见光范围内具有强烈吸收。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种二胺单体;本发明还提供了一种二胺单体的制备方法;本发明还提供了一种低CTE、高透过的聚酰亚胺;本发明还提供了一种低CTE、高透过的聚酰亚胺的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明所述二胺单体的结构通式如下式(Ⅰ)所示:
Figure 251523DEST_PATH_IMAGE001
(Ⅰ)
式(Ⅰ)中,A和B均选自O和NH。
优选的,所述二胺单体的结构式分别如下式(A)、(B)或(C)所示:
Figure 188910DEST_PATH_IMAGE002
(A)
Figure 510170DEST_PATH_IMAGE003
(B)
Figure 654712DEST_PATH_IMAGE004
(C)。
本发明所述二胺单体的制备方法,采用下述方法步骤中的任意一种;
(1)以1,3-金刚烷二醇、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料;先在溶剂中加入1,3-金刚烷二醇和缚酸剂,冰水浴下搅拌并滴加间硝基苯甲酰氯溶液,滴加完毕后,冰水浴下反应;然后在15~30℃反应;反应完毕后,将反应液过滤、干燥,得到式(A1)所示的中间体(A1):
Figure 922883DEST_PATH_IMAGE005
(A1);
所述中间体(A1)和氢化催化剂在1~5MPa氢气、60~75℃条件下反应;反应完毕后,反应液除去催化剂、浓缩,滴加到去离子水中,即可得到二胺单体(A);
(2)以1,3-金刚烷二醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料,DMAP(4-二甲氨基吡啶)作为催化剂;先将1,3-金刚烷二醇、缚酸剂和DMAP加入溶剂中,冰水浴下搅拌并滴加对硝基苯甲酰氯溶液;滴加完毕后,升温至25~45℃反应;反应完毕后,将反应液过滤、干燥,得到式(B1)所示的淡黄色中间体(B1):
Figure 508585DEST_PATH_IMAGE006
(B1);
所述中间体(B1)和氢化催化剂在1~5MPa氢气、60~75℃条件下反应;反应完毕后,反应液除去催化剂、浓缩,滴加到去离子水中,即可得到二胺单体(B);
(3)以3-氨基-1-金刚烷醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料;先将3-氨基-1-金刚烷醇和缚酸剂加入到溶剂,冰水浴下搅拌并滴加对硝基苯甲酰氯溶液,滴加完毕后在15~30℃条件下反应;反应完毕后,将反应液过滤、干燥,得到式(C1)所示的淡黄色中间体(C1):
Figure 788695DEST_PATH_IMAGE007
(C1);
以中间体(C1)、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料,DMAP为催化剂;先将中间体(C1)和缚酸剂加入到溶剂中,冰水浴下搅拌并滴加间硝基苯甲酰氯溶液;滴加完毕后加入DMAP,冰水浴下反应,再在室温15~30℃下反应;反应完毕后,反应液过滤、干燥,得到式(C2)所示的淡黄色中间体(C2):
Figure 561479DEST_PATH_IMAGE008
(C2);
所述中间体(C2)和氢化催化剂在1~5MPa氢气、60~80℃条件下反应;反应完毕后,反应液除去催化剂、浓缩,滴加到去离子水中,即可得到二胺单体(C)。
进一步的,所述方法步骤(1)中,1,3-金刚烷二醇、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:2~2.5:2~4。
进一步的,所述方法步骤(2)中,1,3-金刚烷二醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:2~2.5:2~4。
进一步的,所述方法步骤(3)中,3-氨基-1-金刚烷醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:1~2:2~4,中间体(C1)、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:1~2:2~4。
本发明所述聚酰亚胺结构通式如下式(Ⅱ)所示:
Figure 964166DEST_PATH_IMAGE009
(Ⅱ)
式(Ⅱ)中,A和B均选自O和NH。
本发明所述聚酰亚胺的制备方法采用上述二胺单体与二酐单体聚合。
进一步的,所述聚酰亚胺的制备方法包括下述步骤:
S1、将二胺单体和脂肪族二酐或芳香族二酐进行缩合反应,得到聚酰胺酸;
S2、加入脱水剂和催化剂将聚酰胺酸进行亚胺化,得到聚酰亚胺。
更进一步的,所述步骤S1中,缩合反应温度为15~30℃;所述步骤S2中,亚胺化温度为15~30℃。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明所述二胺单体可用于制备无色透明聚酰亚胺,单体均以金刚烷为结构中心,通过酯基或酰胺键连接具有芳香性的苯环,其中一个单体为不对称结构,可以更好的满足制备无色透明聚酰亚胺的要求。
本发明在用于聚酰亚胺的单体中,引入强电负性基团、脂环结构、大取代基团、不对称结构和刚性非共平面结构都有利于制备无色透明聚酰亚胺。本发明以金刚烷作为脂环结构,同时在金刚烷结构的基础上引入刚性芳香族结构(苯环),以此来满足其无色透明的特性,同时具有较好的热性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明所述二胺单体(A)核磁氢谱图;
图2是本发明所述二胺单体(B)核磁氢谱图;
图3是本发明所述二胺单体(C)核磁氢谱图;
图4是本发明实施例1所得聚酰亚胺的核磁氢谱图;
图5是图4中A、B和C部的局部放大图;
图6是本发明实施例6所得聚酰亚胺的核磁氢谱图;
图7是图6中D、E和F部的局部放大图;
图8是本发明实施例11所得聚酰亚胺的核磁氢谱图;
图9是图8中G、H、I和K部的局部放大图;
图10是本发明实施例1、6和11所得聚酰亚胺薄膜的透光率及波长关系图。
具体实施方式
本二胺单体含有金刚烷结构,其结构通式如下式(Ⅰ)所示:
Figure 466691DEST_PATH_IMAGE010
(Ⅰ)
式(Ⅰ)中,A和B均选自O和NH。
所述二胺单体优选结构为二胺单体(A)、二胺单体(B)或二胺单体(C),各二胺单体的制备方法如下所述:
1、二胺单体(A)的制备:
1)以1,3-金刚烷二醇、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料;所述缚酸剂可采用有机碱或无机碱,有机碱可选用三乙胺、吡啶、DIEA(N,N-二异丙基乙胺)、DIPEA(N,N-二异丙基乙胺)、DMAP(4-二甲氨基吡啶)中的任意一种,无机碱可选用碳酸钠、碳酸钾或碳酸氢钾,所述缚酸剂最好采用三乙胺;1,3-金刚烷二醇、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:2~2.5:2~4;采用四氢呋喃、DMF(N,N-二甲基甲酰胺)、DMAC(N,N-二甲基乙酰胺)或甲苯作为溶剂,最好为四氢呋喃;先在溶剂中加入1,3-金刚烷二醇和缚酸剂,冰水浴下搅拌至少20分钟后缓慢滴加间硝基苯甲酰氯溶液,所述间硝基苯甲酰氯溶液采用上述溶剂溶解而成;滴加完毕后,冰水浴下反应1~3小时,然后撤去冰水浴在15~30℃下反应7~12小时;反应完毕后过滤反应液,滤饼用去离子水反复打浆多次,过滤、干燥,得到淡黄色中间体(A1):
Figure 926491DEST_PATH_IMAGE011
(A1);
上述过程的反应式如下所示:
Figure 576784DEST_PATH_IMAGE012
2)以中间体(A1)和氢化催化剂按质量比1~5:1~2的比例加入到高压反应釜中;溶剂采用四氢呋喃、DMF、DMAC、乙醇、甲醇或异丙醇,最好采用四氢呋喃;氢化催化剂采用含镍催化剂、Pd/C或雷尼镍,最好采用含镍催化剂;氮气置换空气后充入1~5MPa氢气,于60~75℃条件下磁力搅拌反应10~20小时;反应完毕后抽滤除去催化剂,将反应液浓缩40%~70vol%,浓缩液缓慢滴加到5~10倍体积的去离子水中,得到二胺单体(A)。所得二胺单体(A)的核磁氢谱图见图1,所得二胺单体(A)的结构式如下式(A)所示:
Figure 189687DEST_PATH_IMAGE013
(A);
上述过程的反应式如下所示:
Figure 77877DEST_PATH_IMAGE014
2、二胺单体(B)的制备:
1)以1,3-金刚烷二醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料,DMAP作为催化剂;所述缚酸剂可采用有机碱或无机碱,有机碱可选用三乙胺、吡啶、DIEA、DIPEA、DMAP中的任意一种,无机碱可选用碳酸钠、碳酸钾或碳酸氢钾,所述缚酸剂最好采用三乙胺;1,3-金刚烷二醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔份数比为1:2~2.5:2~4;采用四氢呋喃、DMAC或DMF作为溶剂,最好为四氢呋喃;先在溶剂中加入1,3-金刚烷二醇、缚酸剂和DMAP,冰水浴下搅拌至少20分钟后缓慢滴加对硝基苯甲酰氯溶液,所述对硝基苯甲酰氯溶液采用上述溶剂溶解而成;滴加完毕后撤去冰水浴,缓慢升温至25~45℃反应24~48小时;反应完毕后过滤反应液,收集滤饼,用去离子水反复打浆多次,过滤、干燥,得到淡黄色中间体(B1):
Figure 380683DEST_PATH_IMAGE015
(B1);
上述过程的反应式如下所示:
Figure 393638DEST_PATH_IMAGE016
2)以中间体(B1)和氢化催化剂按质量比1~5:1~2的比例加入到高压反应釜中;溶剂采用四氢呋喃、DMF、DMAC、乙醇、甲醇或异丙醇,最好采用四氢呋喃;氢化催化剂采用含镍催化剂、Pd/C或雷尼镍,最好采用含镍催化剂;氮气置换空气后充入1~5MPa氢气,于60~75℃条件下磁力搅拌反应10~20小时;反应完毕后抽滤除去催化剂后,将反应液浓缩40%~70vol%,浓缩液缓慢滴加到5~10倍体积的去离子水中,得到二胺单体(B)。所得二胺单体(B)的核磁氢谱图见图2,所得二胺单体(B)的结构式如下式(B)所示:
Figure 338460DEST_PATH_IMAGE017
(B)
上述过程的反应式如下所示:
Figure 753261DEST_PATH_IMAGE018
3、二胺单体(C)的制备:
1)以3-氨基-1-金刚烷醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料;所述缚酸剂可采用有机碱或无机碱,有机碱可选用三乙胺、吡啶、DIEA、DIPEA、DMAP中的任意一种,无机碱可选用碳酸钠、碳酸钾或碳酸氢钾,所述缚酸剂最好采用三乙胺;采用四氢呋喃、DMAC或DMF作为溶剂,最好为四氢呋喃;3-氨基-1-金刚烷醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:1~2:2~4;先将3-氨基-1-金刚烷醇和缚酸剂加入到溶剂,冰水浴下搅拌至少20分钟后缓慢滴加对硝基苯甲酰氯溶液,所述对硝基苯甲酰氯溶液采用上述溶剂溶解而成;滴加完毕后撤去冰水浴,于15~30℃条件下反应7~12小时;反应完毕后将反应液过滤后收集滤饼,用去离子水反复打浆多次,过滤、干燥,得到淡黄色中间体(C1):
Figure 823373DEST_PATH_IMAGE019
(C1);
上述过程的反应式如下所示:
Figure 589204DEST_PATH_IMAGE020
2)以中间体(C1)、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料,DMAP为催化剂;所述缚酸剂可采用有机碱或无机碱,有机碱可选用三乙胺、吡啶、DIEA、DIPEA、DMAP中的任意一种,无机碱可选用碳酸钠、碳酸钾或碳酸氢钾,所述缚酸剂最好采用三乙胺;采用四氢呋喃、DMAC或DMF作为溶剂,最好为四氢呋喃;中间体(C1)、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:1~2:2~4;先将中间体(C1)和缚酸剂加入到溶剂中,冰水浴下搅拌至少20分钟后缓慢滴加间硝基苯甲酰氯溶液,所述间硝基苯甲酰氯溶液采用上述溶剂溶解而成;滴加完毕后加入DMAP,冰水浴下反应1~3小时,撤去冰水浴后在15~30℃下反应7~12小时;反应完毕后将反应液过滤后收集滤饼,用去离子水反复打浆多次,过滤、干燥,得到淡黄色中间体(C2):
Figure 524668DEST_PATH_IMAGE021
(C2);
上述过程的反应式如下所示:
Figure 528396DEST_PATH_IMAGE022
3)以中间体(C2)和氢化催化剂按质量比1~5:1~2的比例加入到高压反应釜中;溶剂采用无水乙醇、DMF、DMAC、四氢呋喃、甲醇或异丙醇,最好采用无水乙醇;氢化催化剂采用含镍催化剂、Pd/C或雷尼镍,最好采用含镍催化剂;氮气置换空气后充入1~5MPa氢气,于60~80℃条件下磁力搅拌反应10~20小时;反应完毕后过滤除去催化剂后,将反应液浓缩40%~70vol%,浓缩液缓慢滴加到5~10倍体积的去离子水中,得到二胺单体(C)。所得二胺单体(C)的核磁氢谱图见图3,所得二胺单体(C)的结构式如下式(C)所示:
Figure 452682DEST_PATH_IMAGE023
(C);
上述过程的反应式如下所示:
Figure 502546DEST_PATH_IMAGE024
本低CTE、高透过的聚酰亚胺采用上述二胺单体与二酐单体聚合而成,结构通式如下式(Ⅱ)所示:
Figure 992434DEST_PATH_IMAGE025
(Ⅱ)
式(Ⅱ)中,A和B均选自O和NH。
本聚酰亚胺的制备方法包括下述步骤:
S1、氩气流置换三口烧瓶内空气后调整气体流速,热风枪吹干烧瓶至少2分钟,准确称取干燥好的二胺单体,加入溶剂中于冰水浴下搅拌使二胺单体全部溶解,溶剂最好采用无水DMAC;取干燥好的二酐单体加入到二胺溶液中,其中二胺和二酐的摩尔比最好控制在1:1,用溶剂冲洗瓶口。冰水浴下搅拌至少2小时后撤去冰水浴,于15~30℃搅拌反应20~30h;反应液为无色透明,粘度较大。所述二酐单体可采用脂肪族二酐,如:H’-PMDA(氢化均苯四甲酸二酐)或1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐,也可采用芳香族二酐,如:4,4’-联苯醚二酐、PMDA(均苯四甲酸二酐)或6FDA(2,2'-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐)。
S2、上述S1反应液中加入催化剂和脱水剂,其中二胺、催化剂、脱水剂的摩尔比为1:1~5:5~10,加入后反应液颜色短暂变黄,15~30℃持续搅拌反应20~30h。终止反应,将反应液缓慢加入到甲醇中洗涤,固体析出成白色纤维状,用手术剪裁成小段后、抽滤,固体用去离子水洗涤、抽滤,固体再次用甲醇洗涤、抽滤、干燥,得白色纤维状固体即为聚酰亚胺。所述催化剂可采用吡啶、3-甲基吡啶或喹啉,脱水剂可采用醋酸酐。
所得聚酰亚胺可用于制备聚酰亚胺薄膜,制备方法为:将聚酰亚胺溶解到溶剂中,离心沉降,吸取上清液涂布在玻璃板上,玻璃板在60~90℃下蒸发溶剂5~12h,最后将玻璃板放置于去离子水中,剥下薄膜,即可得到无色透明状聚酰亚胺薄膜。
实施例1:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和25.9mL(186.3mmol)三乙胺,磁力搅拌下加入1,3-金刚烷二醇10.13g(60.30mmol),在冰水浴条件下搅拌20分钟后将22.35g(120.81mmol)间硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应烧瓶中。滴加完毕后再在冰水浴条件下反应2小时,撤去冰水浴,在25℃室温条件下反应8小时后经TLC监测原料反应完全。将反应液抽滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体25.39g,产率为90.4%,即为中间体(A1)。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入4.58g(9.83mmol)中间体(A1),50mL四氢呋喃,1.12g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入5MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至65℃反应20小时,抽滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩60%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到5倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品3.48g,产率为87.2%,产品即为二胺单体(A),所得二胺单体(A)的核磁氢谱图见图1。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
氩气流置换三口烧瓶内空气后调整气体流速,热风枪吹干烧瓶2分钟,准确称取干燥好的二胺单体(A)1.9751g(4.859mmol),加入无水DMAC 10.2mL于冰水浴下搅拌使二胺全部溶解,准确称取干燥好的二酐单体6FDA 2.1584g(4.859mmol),分三次加入到二胺溶液中,量取无水DMAC 10.5mL冲洗瓶口。冰水浴下搅拌2小时后撤去冰水浴,于26℃室温下搅拌反应22小时。反应液为无色透明,粘度较大;加入2.0mL吡啶作为催化剂,加入4.8mL醋酸酐作为脱水剂,加入后反应液颜色短暂变黄,26℃室温下持续搅拌反应24小时,反应液回复到无色透明。终止反应,将反应液缓慢加入到50mL甲醇中洗涤,固体析出成白色纤维状,用手术剪裁成小段后,抽滤,固体用50mL去离子水洗涤,抽滤,固体再次用50mL甲醇洗涤,抽滤,干燥,得白色纤维状固体3.82g,产率97%;所得聚酰亚胺的核磁氢谱图见图4和图5。上述过程的反应式如下所示:
Figure 178564DEST_PATH_IMAGE026
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
称取聚酰亚胺1.1073g,溶解于无水DMAc 11.1mL中,固含量10%,置于50mL离心管中,以5000r/min离心2分钟,吸取上清液涂布在玻璃板上,玻璃板置于恒温加热台上,80℃下加热10小时,将玻璃板放置于去离子水中,剥下薄膜,呈无色透明状,裁剪并测试;所得聚酰亚胺薄膜的透光率及波长关系图见图10,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例2:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和17.3mL(120.6mmol)三乙胺,磁力搅拌下加入1,3-金刚烷二醇10.13g(60.30mmol),在冰水浴条件下搅拌30分钟后将25.73g(138.69mmol)间硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应烧瓶中。滴加完毕后再在冰水浴条件下反应3小时,撤去冰水浴,在15℃下反应12小时后经TLC监测原料反应完全。将反应液抽滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体的中间体(A1)25.19g,产率为89.7%。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入2.57g中间体(A1),50mL四氢呋喃,0.52g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入3MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至60℃反应14小时,抽滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩40%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到7倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品二胺单体(A)2.01g,产率为89.8%。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例1:二胺单体(A)与二酐单体6FDA先在冰水浴下搅拌2.5小时后撤去冰水浴,于30℃下搅拌反应20小时;加入催化剂吡啶、脱水剂醋酸酐后,在30℃下持续搅拌反应20小时。最终得到白色纤维状固体的聚酰亚胺。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例1:玻璃板置于恒温加热台上,60℃下加热12小时。最终得到无色透明状聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例3:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和37.2mL(267.48mmol)三乙胺,磁力搅拌下加入1,3-金刚烷二醇11.25g(66.87mmol),在冰水浴条件下搅拌25分钟后将31.02g(167.18mmol)间硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应烧瓶中。滴加完毕后再在冰水浴条件下反应1小时,撤去冰水浴,在30℃下反应7小时后经TLC监测原料反应完全。将反应液抽滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体的中间体(A1)27.85g,产率为89.3%。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入1.25g中间体(A1),50mL四氢呋喃,2.5g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入1MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至75℃反应10小时,抽滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩70%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到10倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品二胺单体(A)0.96g,产率为88.7%。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例1:二胺单体(A)与二酐单体6FDA先在冰水浴下搅拌3小时后撤去冰水浴,于15℃下搅拌反应30小时;加入催化剂吡啶、脱水剂醋酸酐后,在15℃下持续搅拌反应30小时。最终得到白色纤维状固体的聚酰亚胺。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例1:玻璃板置于恒温加热台上,85℃下加热9小时。最终得到无色透明状聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例4:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:缚酸剂采用吡啶、溶剂采用DMF,其余试剂、配比和工艺参数与实施例1相同;得到产率为90.1%的中间体(A1);
溶剂采用DMF、氢化催化剂采用雷尼镍,其余试剂、配比和工艺参数与实施例1相同;得到产率为86.9%的二胺单体(A)。
2)聚酰亚胺的制备工艺:二酐单体采用H’-PMDA,催化剂采用喹啉,其余试剂、配比和工艺参数与实施例1相同;得白色纤维状固体聚酰亚胺,产率95%。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:试剂、配比和工艺参数与实施例1相同,得到呈无色透明状的聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例5:本含有金刚烷结构的二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:缚酸剂采用碳酸钾、溶剂采用甲苯,其余试剂、配比和工艺参数与实施例1相同;得到产率为90.2%的中间体(A1);
溶剂采用乙醇、氢化催化剂采用Pd/C,其余试剂、配比和工艺参数与实施例1相同;得到产率为86.6%的二胺单体(A)。
2)聚酰亚胺的制备工艺:二酐单体采用4,4’-联苯醚二酐,催化剂采用3-甲基吡啶,其余试剂、配比和工艺参数与实施例1相同;得白色纤维状固体聚酰亚胺,产率94%。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:试剂、配比和工艺参数与实施例1相同,得到呈无色透明状的聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例6:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和25.0mL(180.0mmol)三乙胺,加入2.73g(22.38mmol)的DMAP作为催化剂,磁力搅拌下加入1,3-金刚烷二醇10.02g(59.64mmol),在冰水浴条件下搅拌20分钟后将22.19g(119.28mmol)对硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应烧瓶中。滴加完毕撤去冰水浴,缓慢升温至40℃,反应38小时后经TLC监测原料反应完全。将反应液过滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品23.84g,产率为85.79%,即为中间体(B1)。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入4.63g(9.94mmol)中间体(B1),50mL四氢呋喃,0.97g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入5MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至60℃反应20小时。过滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩60%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到8倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品3.49g,产率为86.5%。产品即为二胺单体(B),所得二胺单体(B)的核磁氢谱图见图2。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
氩气流置换三口烧瓶内空气后调整气体流速,热风枪吹干烧瓶2分钟,准确称取干燥好的二胺单体(B)1.9816g(4.875mmol),加入无水DMAc10.2mL于冰水浴下搅拌使二胺全部溶解,准确称取干燥好的二酐单体(6FDA)2.1653g(4.875mmol),分三次加入到二胺溶液中,量取无水DMAc10.5mL冲洗瓶口。冰水浴下搅拌2小时后撤去冰水浴。于26℃室温下搅拌反应22小时。反应液为无色透明,粘度较大。加入2.2mL吡啶作为催化剂,加入4.9mL醋酸酐作为脱水剂,加入后反应液颜色短暂变黄,26℃室温下持续搅拌反应24小时,反应液恢复到无色透明。终止反应,将反应液缓慢加入到50mL甲醇中洗涤,固体析出成白色纤维状,用手术剪裁成小段后,抽滤,固体用50mL去离子水洗涤,抽滤,固体再次用50mL甲醇洗涤,抽滤,干燥,得白色纤维状固体3.81g,产率96%;所得聚酰亚胺的核磁氢谱图见图6和图7。上述过程的反应式如下所示:
Figure 387216DEST_PATH_IMAGE027
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
称取聚酰亚胺1.1271g,溶解于无水DMAc 11.2mL中,固含量10%,置于50mL离心管中,以5000r/min离心2分钟,吸取上清液涂布在玻璃板上,玻璃板置于恒温加热台上,80℃下加热10小时,将玻璃板放置于去离子水中,剥下薄膜,呈无色透明状,裁剪并测试;所得聚酰亚胺薄膜的透光率及波长关系图见图10,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例7:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和16.7mL(119.28mmol)三乙胺,加入2.73g(22.38mmol)的4-二甲氨基吡啶作为催化剂,磁力搅拌下加入1,3-金刚烷二醇10.02g(59.64mmol),在冰水浴条件下搅拌25分钟后将25.45g(137.17mmol)对硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应烧瓶中。滴加完毕撤去冰水浴,缓慢升温至25℃,反应48小时后经TLC监测原料反应完全。将反应液过滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品中间体(B1)23.53g,产率为84.7%。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入1.27g中间体(B1),50mL四氢呋喃,2.54g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入1MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至65℃反应10小时。过滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩70%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到10倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品二胺单体(B)0.97g,产率为87.3%。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例6:二胺单体(A)与二酐单体6FDA先在冰水浴下搅拌2.5小时后撤去冰水浴,于15℃下搅拌反应30小时;加入催化剂吡啶、脱水剂醋酸酐后,在15℃下持续搅拌反应30小时。最终得到白色纤维状固体的聚酰亚胺。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例6:玻璃板置于恒温加热台上,60℃下加热12小时。最终得到无色透明状聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例8:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和66.6mL(477.12mmol)三乙胺,加入2.73g(22.38mmol)的4-二甲氨基吡啶作为催化剂,磁力搅拌下加入1,3-金刚烷二醇20.04g(119.28mmol),在冰水浴条件下搅拌20分钟后将55.33g(298.2mmol)对硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应烧瓶中。滴加完毕撤去冰水浴,缓慢升温至45℃、反应24小时后经TLC监测原料反应完全。将反应液过滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品48.00g,产率为86.4%。即为中间体(B1)。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入2.61g中间体(B1),50mL四氢呋喃,0.53g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入2.6MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至75℃反应14小时。过滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩40%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到5倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品二胺单体(B)1.97g,产率为86.8%。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例6:二胺单体(A)与二酐单体6FDA先在冰水浴下搅拌3小时后撤去冰水浴,于30℃下搅拌反应20小时;加入催化剂吡啶、脱水剂醋酸酐后,在30℃下持续搅拌反应20小时。最终得到白色纤维状固体的聚酰亚胺。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例6:玻璃板置于恒温加热台上,70℃下加热11小时。最终得到无色透明状聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例9:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:缚酸剂采用DIEA、溶剂采用DMAC,其余试剂、配比和工艺参数与实施例6相同;得到产率为84.4%的中间体(B1);
溶剂采用DMAC、氢化催化剂采用Pd/C,其余试剂、配比和工艺参数与实施例6相同;得到产率为86.7%的二胺单体(B)。
2)聚酰亚胺的制备工艺:二酐单体采用PMDA,催化剂采用喹啉,其余试剂、配比和工艺参数与实施例6相同;得白色纤维状固体聚酰亚胺,产率94%。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:试剂、配比和工艺参数与实施例6相同,得到呈无色透明状的聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例10:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:缚酸剂采用碳酸钠、溶剂采用DMF,其余试剂、配比和工艺参数与实施例6相同;得到淡黄色固体25.33g,产率为85.04%的中间体(B1);
溶剂采用DMF、氢化催化剂采用雷尼镍,其余试剂、配比和工艺参数与实施例6相同;得到白色固体产品3.45g,产率为85.8%的二胺单体(B)。
2)聚酰亚胺的制备工艺:二酐单体采用1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐,催化剂采用3-甲基吡啶,其余试剂、配比和工艺参数与实施例6相同;得白色纤维状固体聚酰亚胺,产率93%。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:试剂、配比和工艺参数与实施例6相同,得到呈无色透明状的聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例11:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和29.8mL(214.1mmol)三乙胺,磁力搅拌下加入3-氨基-1-金刚烷醇11.92g(71.38mmol),在冰水浴条件下搅拌20分钟后将26.65g(142.76mmol)对硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应瓶中。滴加完毕撤去冰水浴,于25℃室温下反应8小时。将反应液过滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品20.30g,产率为90.01%,即为中间体(C1)。
将9.93g(31.42mmol)中间体(C1)加入到250mL三颈烧瓶中,加入70mL无水四氢呋喃和8.75mL(62.84mmol)三乙胺,在冰水浴条件下搅拌20分钟后将5.85g(31.45mmol)间硝基苯甲酰氯和20mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应瓶中,加入1.93g的DMAP作为催化剂,冰水浴下反应1小时后撤去冰水浴,于25℃室温下反应8小时。将反应液过滤,得到的固体用200mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品13.39g,产率为91.6%,即为中间体(C2)。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入4.47g(9.61mmol)中间体(C2),50mL无水乙醇,1.02g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入5MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至70℃反应20小时。过滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩60%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到5倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品3.44g,产率为88.4%;产品即为二胺单体(C),所得二胺单体(C)的核磁氢谱图见图3。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
氩气流置换三口烧瓶内空气后调整气体流速,热风枪吹干烧瓶3分钟,准确称取干燥好的二胺单体(C)2.0137g(4.966mmol),加入无水DMAc 11.2mL于冰水浴下搅拌使二胺全部溶解,准确称取干燥好的二酐单体6FDA 2.2061g(4.966mmol),分三次加入到二胺溶液中,量取无水DMAc 9.9mL冲洗瓶口。冰水浴下搅拌2小时后撤去冰水浴。于26℃室温下搅拌反应22小时。反应液为无色透明,粘度较大。加入2.0mL吡啶作为催化剂,加入4.7mL醋酸酐作为脱水剂,加入后反应液颜色短暂变黄,26℃下持续搅拌反应24小时,反应液恢复到无色透明。终止反应,将反应液缓慢加入到50mL甲醇中洗涤,固体析出成白色纤维状,用手术剪裁成小段后,抽滤,固体用50mL去离子水洗涤,抽滤,固体再次用50mL甲醇洗涤,抽滤,干燥,得白色纤维状固体3.91g,产率97%;所得聚酰亚胺的核磁氢谱图见图8和图8。上述过程的反应式如下所示:
Figure 330901DEST_PATH_IMAGE028
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
称取聚酰亚胺1.0962g,溶解于无水DMAc 10.9mL中,固含量10%,置于50mL离心管中,以5000r/min离心2分钟,吸取上清液涂布在玻璃板上,玻璃板置于恒温加热台上,80℃下加热10小时,将玻璃板放置于去离子水中,剥下薄膜,呈无色透明状,裁剪并测试;所得聚酰亚胺薄膜的透光率及波长关系图见图10,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例12:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和55.4mL(428.28mmol)三乙胺,磁力搅拌下加入3-氨基-1-金刚烷醇17.88g(107.07mmol),在冰水浴条件下搅拌25分钟后将25.83g(139.19mmol)对硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应瓶中。滴加完毕撤去冰水浴,于30℃下反应7小时。将反应液过滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品30.26g,产率为89.5%,即为中间体(C1)。
将9.93g(31.42mmol)中间体(C1)加入到250mL三颈烧瓶中,加入70mL无水四氢呋喃和17.47mL(125.68mmol)三乙胺,在冰水浴条件下搅拌25分钟后将7.58g(40.85mmol)间硝基苯甲酰氯和20mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应瓶中,加入1.93g的DMAP作为催化剂,冰水浴下反应2小时后撤去冰水浴,于15℃下反应12小时。将反应液过滤,得到的固体用200mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品中间体(C2)13.17g,产率为90.2%。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入1.29g中间体(C2),50mL无水乙醇,2.58g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入1MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至60℃反应10小时。过滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩70%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到10倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品二胺单体(C)0.99g,产率为87.9%。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例11:二胺单体(A)与二酐单体6FDA先在冰水浴下搅拌3小时后撤去冰水浴,于30℃下搅拌反应20小时;加入催化剂吡啶、脱水剂醋酸酐后,在30℃下持续搅拌反应20小时。最终得到白色纤维状固体的聚酰亚胺。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例11:玻璃板置于恒温加热台上,60℃下加热12小时。最终得到无色透明状聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例13:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:
在500mL的三颈烧瓶中加入150mL无水四氢呋喃和39.7mL(285.52mmol)三乙胺,磁力搅拌下加入3-氨基-1-金刚烷醇23.87g(142.76mmol),在冰水浴条件下搅拌30分钟后将26.49g(142.76mmol)对硝基苯甲酰氯和60mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应瓶中。滴加完毕撤去冰水浴,于15℃下反应12小时。将反应液过滤,得到的固体用500mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品中间体(C1)。
将19.86g(62.84mmol)中间体(C1)加入到250mL三颈烧瓶中,加入70mL无水四氢呋喃和20.3mL(157.1mmol)三乙胺,在冰水浴条件下搅拌30分钟后将23.3g(125.68mmol)间硝基苯甲酰氯和20mL无水四氢呋喃的溶液缓慢滴加到反应瓶中,加入1.93g的DMAP作为催化剂,冰水浴下反应3小时后撤去冰水浴,于30℃下反应7小时。将反应液过滤,得到的固体用200mL去离子水洗涤3次,过滤后得到淡黄色固体产品26.3g,产率为90.3%,即为中间体(C2)。
在有磁力搅拌的100mL高压反应釜中加入2.72g中间体(C2),50mL无水乙醇,0.55g含镍催化剂。用氮气置换空气后,充入3MPa氢气,磁力搅拌下缓慢升温至80℃反应15小时。过滤除去催化剂,反应液用旋转蒸发仪浓缩40%。将浓缩后的反应液缓慢滴加到8倍体积去离子水中,固体产品析出,用100mL去离子水洗涤3次,过滤,得到白色固体产品二胺单体(C)2.08g,产率为87.9%。
2)聚酰亚胺的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例11:二胺单体(A)与二酐单体6FDA先在冰水浴下搅拌2.5小时后撤去冰水浴,于15℃下搅拌反应30小时;加入催化剂吡啶、脱水剂醋酸酐后,在15℃下持续搅拌反应30小时。最终得到白色纤维状固体的聚酰亚胺。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:
除下述工艺参数之外,其余同实施例11:玻璃板置于恒温加热台上,90℃下加热5小时。最终得到无色透明状聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例14:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:缚酸剂采用DIPEA、溶剂采用DMAC,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得到产率为88.7%的中间体(C1);
缚酸剂采用碳酸氢钾、溶剂采用DMAC,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得到产率为90.3%的中间体(C2);
溶剂采用甲醇、氢化催化剂采用雷尼镍,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得到产率为86.9%的二胺单体(C)。
2)聚酰亚胺的制备工艺:二酐单体采用PMDA,催化剂采用喹啉,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得白色纤维状固体聚酰亚胺,产率94%。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:试剂、配比和工艺参数与实施例11相同,得到呈无色透明状的聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
实施例15:本二胺单体和聚酰亚胺及制备方法如下所述。
1)二胺单体的制备工艺:缚酸剂采用DMAP、溶剂采用DMF,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得到产率为89.15%的中间体(C1);
缚酸剂采用DIPEA、溶剂采用DMF,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得到产率为89.4%的中间体(C2);
溶剂采用异丙醇、氢化催化剂采用Pd/C,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得到白色固体产品3.45g,产率为87.7%的二胺单体(C)。
2)聚酰亚胺的制备工艺:二酐单体采用H’-PMDA,催化剂采用3-甲基吡啶,其余试剂、配比和工艺参数与实施例11相同;得白色纤维状固体聚酰亚胺,产率95%。
3)聚酰亚胺薄膜的制备工艺:试剂、配比和工艺参数与实施例11相同,得到呈无色透明状的聚酰亚胺薄膜,所得聚酰亚胺薄膜的性能见下述表1。
表1:各实施例所得聚酰亚胺薄膜的性能
Figure 155638DEST_PATH_IMAGE029
表1中,Cut off为起始透光波长,T450为450nm波长的透光率,T550为450nm波长的透光率,CTE为热膨胀系数,Tg为玻璃化转变温度。

Claims (10)

1.一种二胺单体,其特征在于,所述二胺单体的结构通式如下式(Ⅰ)所示:
Figure 32696DEST_PATH_IMAGE001
(Ⅰ)
式(Ⅰ)中,A和B均选自O和NH。
2.根据权利要求1所述的二胺单体,其特征在于:所述二胺单体的结构式分别如下式(A)、(B)或(C)所示:
Figure 277732DEST_PATH_IMAGE002
3.权利要求1或2所述二胺单体的制备方法,其特征在于:采用下述方法步骤中的任意一种;
(1)以1,3-金刚烷二醇、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料;先在溶剂中加入1,3-金刚烷二醇和缚酸剂,冰水浴下搅拌并滴加间硝基苯甲酰氯溶液,滴加完毕后,冰水浴下反应;然后在15~30℃反应;反应完毕后,将反应液过滤、干燥,得到式(A1)所示的中间体(A1):
Figure 119787DEST_PATH_IMAGE003
所述中间体(A1)和氢化催化剂在1~5MPa氢气、60~75℃条件下反应;反应完毕后,反应液除去催化剂、浓缩,滴加到去离子水中,即可得到二胺单体(A);
(2)以1,3-金刚烷二醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料,DMAP作为催化剂;先将1,3-金刚烷二醇、缚酸剂和DMAP加入溶剂中,冰水浴下搅拌并滴加对硝基苯甲酰氯溶液;滴加完毕后,升温至25~45℃反应;反应完毕后,将反应液过滤、干燥,得到式(B1)所示的淡黄色中间体(B1):
Figure 577313DEST_PATH_IMAGE004
(B1);
所述中间体(B1)和氢化催化剂在1~5MPa氢气、60~75℃条件下反应;反应完毕后,反应液除去催化剂、浓缩,滴加到去离子水中,即可得到二胺单体(B);
(3)以3-氨基-1-金刚烷醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料;先将3-氨基-1-金刚烷醇和缚酸剂加入到溶剂,冰水浴下搅拌并滴加对硝基苯甲酰氯溶液,滴加完毕后在15~30℃条件下反应;反应完毕后,将反应液过滤、干燥,得到式(C1)所示的淡黄色中间体(C1):
Figure 454002DEST_PATH_IMAGE005
(C1);
以中间体(C1)、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂为原料,DMAP为催化剂;先将中间体(C1)和缚酸剂加入到溶剂中,冰水浴下搅拌并滴加间硝基苯甲酰氯溶液;滴加完毕后加入DMAP,冰水浴下反应,再在室温15~30℃下反应;反应完毕后,反应液过滤、干燥,得到式(C2)所示的淡黄色中间体(C2):
Figure 338781DEST_PATH_IMAGE006
(C2);
所述中间体(C2)和氢化催化剂在1~5MPa氢气、60~80℃条件下反应;反应完毕后,反应液除去催化剂、浓缩,滴加到去离子水中,即可得到二胺单体(C)。
4.根据权利要求3所述的二胺单体的制备方法,其特征在于:所述方法步骤(1)中,1,3-金刚烷二醇、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:2~2.5:2~4。
5.根据权利要求3所述的二胺单体的制备方法,其特征在于:所述方法步骤(2)中,1,3-金刚烷二醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:2~2.5:2~4。
6.根据权利要求3所述的二胺单体的制备方法,其特征在于:所述方法步骤(3)中,3-氨基-1-金刚烷醇、对硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:1~2:2~4,中间体(C1)、间硝基苯甲酰氯、缚酸剂的摩尔比为1:1~2:2~4。
7.一种低CTE、高透过的聚酰亚胺,其特征在于:所述聚酰亚胺结构通式如下式(Ⅱ)所示:
Figure 871394DEST_PATH_IMAGE007
(Ⅱ)
式(Ⅱ)中,A和B均选自O和NH。
8.权利要求7所述低CTE、高透过的聚酰亚胺的制备方法,其特征在于:采用权利要求1或2所述二胺单体与二酐单体聚合。
9.根据权利要求8所述的低CTE、高透过的聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
S1、将二胺单体和脂肪族二酐或芳香族二酐进行缩合反应,得到聚酰胺酸;
S2、加入脱水剂和催化剂将聚酰胺酸进行亚胺化,得到聚酰亚胺。
10.根据权利要求9所述的低CTE、高透过的聚酰亚胺的制备方法,其特征在于:所述步骤S1中,缩合反应温度为15~30℃;所述步骤S2中,亚胺化温度为15~30℃。
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