[发明专利]一种含膦芳香族二胺化合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含膦芳香族二胺化合物及其制备方法与应用。

背景技术

含膦聚合物材料具有优良的耐热性能、耐燃性能、抗原子氧剥蚀性能，同时与不种基材间具有优良的粘附性，因此在航空、航天、微电子等高科技领域中具有广泛的应用背景。近年来，含膦聚合物的抗原子氧剥蚀性能使之在低地球轨道(LEO)飞行器中的应用受到人们极大的关注(J.W.Connell，K.A.Watson，High Perform.Polym.，2001，13：23-34)。LEO(200～800Km)空间环境中的原子氧(AO)是一种及其活泼的物质，在与飞行器表面发生碰撞时会产生很高的能量，进而引发飞行器表面有机材料物理、机械以及光学性能的改变，最终导致有机材料的降解，直至全部分解。此外，原子氧剥蚀物还可能会给卫星表面、光学组件、热控涂层以及太阳电池板带来二次污染(J.Dever，B.Banks，K.D.Groh，S.Miller，Degradation ofspacecraft materials，in Handbook of Environmental Degradation of Material，M Kuta，William Andrew，New York，2005，pp 465-501)。因此，研制具有抗原子氧剥蚀性能的聚合物材料近年来受到了各国的重视。研究发现，含膦基团的聚合物材料在受到原子氧辐照时，磷元素可与原子氧发生反应，在聚合物表面原位生成惰性的无机磷氧化物或多聚磷酸盐保护层，当一层保护层受到被破坏时，随即会生成新的保护层。因此含膦聚合物在原子氧环境中具有“自愈合”或“自钝化”效应。

聚酰亚胺材料是空间飞行器常用的聚合物材料之一，可用作卫星的热防护材料与结构部件等；另外，高透明性、低太阳吸收系数的聚酰亚胺薄膜可用于制作卫星的太阳电池基板以及太阳集光器等部件。虽然聚酰亚胺薄膜在空间领域得到了广泛应用，但其在原子氧环境中会发生显著降解，这在很大程度上限制了其在LEO环境中的应用(K.K.D.Groh，B.A.Banks，C.E.McCarthy，R.N.Ruker，L.M.Roberts，L.A.Berger，NASA-TM-2006-214482，2006)。为此，美国国家航空航天局(NASA)的研究人员开发了一系列含膦聚酰亚胺(J.W.Connell，J.G.Smith Jr.，P.M.Hergenrother，K.A.Watson，C.M.Thompson，US 7,109，287，2006)。地面模拟以及空间在轨实验均表明含膦的聚酰亚胺薄膜具有良好的抗原子氧特性。上述的含膦聚酰亚胺薄膜是由式IV所示含芳基膦基团的芳香族二胺单体，[2，4-双(3-氨基苯氧基)苯基]二苯基氧化膦(以下简称2，4-BADPO)与芳香族四酸二酐通过缩聚反应生成的聚合物材料，其不但具有良好的耐热稳定性，在可见光区内具有优良的透明性和低的太阳吸收系数，而且具有优良的抗原子氧剥蚀性能(K.A.Watson，F.L.Palmieri，J.W.Connell，Macromolecules，2002，35：4968-4974)。

(式IV)

但是，2，4-BADPO的含芳基膦基团位于醚键(-O-)的邻位或对位，具有不对称的分子结构和较高的空间位阻效应，与芳香族四酸二酐通过缩聚反应形成的聚酰亚胺的耐热性较低，同时薄膜的透明性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种含芳基膦基团芳香族二胺化合物及其制备方法与应用。

本发明提供的含芳基膦基团芳香族二胺化合物，其结构通式如式I所示，简称3，5-BADPO。

式(I)

本发明提供的制备该化合物的方法，包括以下步骤：

1)将式II所示3，5-二氟溴苯与镁粉发生格氏反应，得到3，5-二氟溴苯的格氏试剂；

式(II)

2)将3，5-二氟溴苯的格氏试剂与二苯基磷酰氯反应，得到式III所示3，5-二氟苯基二苯基氧化膦；

式(III)

3)在碱催化剂存在的条件下，将3，5-二氟苯基二苯基氧化膦与3-氨基苯酚在极性非质子性溶剂中进行反应，得到本发明提供的式I所示化合物。