[发明专利]含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其合成方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其合成方法与应用。

背景技术

聚酰亚胺是指主链结构中含酰亚胺环的一类聚合物，由于具有优异的热稳定性、机械性能、化学惰性、介电性能和耐辐射性能而受到广泛关注，以膜、涂层、纤维、塑料、胶粘剂和树脂基复合材料等商品形式在航空航天、电子工业等高技术领域得到了广泛应用。聚酰亚胺主要可分为非交联性聚酰亚胺和热固性聚酰亚胺，其中，热固性聚酰亚胺相比而言具有更好的加工性和综合性能。现有热固性聚酰亚胺多是以活性苯乙炔或乙炔基团为端基、侧基、端基和侧基的低聚物或聚合物，虽然具有优异的综合性能，但加工温度窗窄，固化放热快且可控性差，制备成本高，从而很大程度限制了其应用。

对于上述问题，专利CN102329290A公开了“含氰基侧链改性联苯型二酐中间体及其合成方法与应用”，合成了一种新型联苯型二酐中间体作为制备聚酰亚胺的原料，所制备的聚酰亚胺溶解性相对得到改善，但由于联苯的刚性结构，分子间作用力较大，聚酰亚胺的加工性能仍不够好，不能满足工业加工应用的需要。同样，专利CN101307013A公开了“含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其制备方法和由其制备的聚酰亚胺和聚酰胺”，该专利将邻苯二甲腈以侧基的形式引入到聚酰亚胺中，虽所制备的聚酰亚胺在保持其优异综合性能的同时溶解性亦相对得到改善，但由于其较大的空间位阻和联苯的刚性结构，破坏了链的柔顺性，加大了分子间的作用力，使其玻璃化温度和粘流温度都较高，从而也加大了加工的困难性和成本。

与聚酰亚胺相似， 聚酰胺（PA）是一类主链含酰胺环的高性能聚合物，由于其具有热稳定、耐磨和耐溶剂等优异的综合性能而以纤维、薄膜等形式广泛的应用于航空航天、电子工业等高技术领域中，特别是其中的芳香族的聚酰胺。而传统的芳香族聚酰胺通常是难溶难熔的，很难加工，现有的改性手段将柔性链引入到聚合物主链中、用非对称结构代替对称结构等，虽然能显著提高聚酰胺的有机可溶性即加工性，但由于聚酰胺主链刚性的降低，使得聚酰胺的热性能、力学性能和耐溶剂性能有一定程度的降低，这就大大限制了聚酰胺的应用范围。

专利CN101307013A公开的“含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其制备方法和由其制备的聚酰亚胺和聚酰胺”及四川大学李黎等人所发表的“含邻苯二甲腈侧基的聚酰胺的合成与热行为” （高分子材料科学与工程，Vol 27.NO.10.11-14）中将腈基引入到聚酰胺侧链中，虽能通过腈基的自加速固化使聚酰胺在提高加工性的同时还提高了其热性能、力学性能和耐溶剂性等性能，但由于其引入的腈基个数较少，所提高的性能仍不能满足在实际应用中的很多需求，而且其分子的刚性结构使得分子与分子之间的作用力很大，使加工难度增大，加工成本增大。

聚酰胺酰亚胺是酰亚胺环和酰胺键有规则交替排列的一类聚合物，主要由偏苯三酸酐和各种芳香族二胺经缩聚反应制备。产品主要有挤塑，注塑和压制成型材料以及用于涂料的可溶性粉末。这些材料在温度高达260℃时仍具有优异的机械性能、良好的尺寸稳定性、耐蠕变性、耐击穿性以及耐化学性，适用于航空、运输、化工和电子工业领域。但由聚酰胺酰亚胺的结构可知，它兼具聚酰亚胺和聚酰胺的优点的同时也会体现出如上所述的它们两者的加性能差等缺点，但到目前为止，未见有将腈基引入到聚酰胺酰亚胺来改善其加工性能的报道。

综上所述，设计合成新型的芳香族二胺作为制备聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺的原料非常必要，以便改善它们的加工性能，提高热性能和耐溶剂等性能，扩大应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其合成方法，以增加芳香族二胺的类型，本发明的再一目的的是将含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺用于制备聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺。

本发明所述含邻苯二甲腈侧基的的芳香族二胺，其结构式为：

上述结构式中，R为CF₃CCF₃、CH₃CCH₃、O、CO、S中的一种。

本发明所述一种含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺的合成方法，原料包括4-硝基邻苯二甲腈或3-硝基邻苯二甲腈、化合物1、碳酸钾和高沸点溶剂，化合物1的结构式为如下：