[发明专利]聚(2-氨基噻唑)的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚(2-氨基噻唑)的制备方法，属于导电高分子材料领域。

背景技术

近年来的研究表明，芳杂环导电聚合物因其多含有具有软碱或中间碱性质的硫、氮等基团，易于与多属软酸的重金属离子形成稳定的络合物，而在吸附重金属离子过程中表现出优异的性能。典型的导电聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。

2-氨基噻唑是一种含有氮、硫杂原子并带氨侧基的五元杂环芳烃。从分子结构来看，这种杂环芳烃融合了吡咯、噻吩及苯胺三种常见导电聚合物单体的结构特征。2-氨基噻唑含有的配位原子即氮、硫摩尔含量高达30％，这一比例远远高于常见的苯胺(7％)和吡咯(10％)，也高于噻唑(25％)。由于含氮或硫原子的基团对重金属离子具有良好的选择性络合功能，同时含有氮和硫原子的2-氨基噻唑在用作高分子吸附剂方面具有很大的吸引力。例如，2-氨基噻唑功能化的聚丙烯腈被用于从含有Ni(II),Cu(II),Cd(II),Zn(II)和Pb(II)等多组分的溶液中分离Hg(II)(Ind.Eng.Chem.Res.2013,52,4978),2-氨基噻唑功能化的聚苯乙烯被用于从含Ni(II),Cu(II),Cd(II)和Co(II)离子的水溶液中选择性除去Au(III)(Ind.Eng.Chem.Res.2014,53,2441)。

聚(2-氨基噻唑)是2-氨基噻唑的共轭聚合物，其结构为：

聚(2-氨基噻唑)的结构中，除了具有很高的氮、硫摩尔含量从而使其对重金属离子具有良好的选择性络合功能，交替的单双键形成大π共轭体系，使其具有独特的光电性能，尤其具有良好的半导体性能和导电性能，这也使得聚(2-氨基噻唑)具有广泛的应用前景。

目前，制备聚(2-氨基噻唑)的方法主要是电化学氧化聚合法和化学氧化聚合法。文献Russ.J.Electrochem.2008,44:234-237；Prog.Org.Coat.2009,64:81–88；Polym.Bull.2011,66:747-760报道了采用电化学氧化聚合脱氢方法合成了聚(2-氨基噻唑)，但电化学氧化聚合产物热稳定性差，230℃时大部分主链就完全分解。而且该方法制备聚(2-氨基噻唑)时，对电极面积依赖性较高，从而导致产率极低，且较难规模化合成。

与电化学氧化法相比，化学氧化聚合法操作简单，合成条件温和，产率高，耗能少，便于推广批量化生成，更能有效避免电化学聚合方法所得的聚合产物受电极面积所限的弊端。Mehmet Yildirim等(Syn.Met.2012,162,436-443)使用次氯酸钠作为氧化剂，在醋酸水溶液中进行化学氧化聚合，制备了聚(2-氨基噻唑)，但其对反应条件未做深入研究，热稳定性和电导率数据均未见报道。Hakan Ciftci等(Polym.Bull.2013,70:1895–1909)和Mutluhan Biyikoglu等(Polym.Bull.2013,70:2843–2856)分别使用三氯化铁和过氧化苯甲酰作为氧化剂,二氧六环为溶剂，通过化学氧化聚合法制备了聚(2-氨基噻唑)。使用三氯化铁为氧化剂时，产率约48％，600℃的残炭率为47％，电导率为10^-4S/cm。使用过氧化苯甲酰为氧化剂时，产率约为63％，600℃的残炭率为29％，电导率为3×10^-6S/cm。可见，现有化学氧化法所制备的聚(2-氨基噻唑)热稳定性不好，特别是在较高产率的情况下，热稳定性有待进一步提高。

因此，如何制备热稳定性好、产率高的聚(2-氨基噻唑)是本领域的技术人员所面临的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚(2-氨基噻唑)的制备方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种聚(2-氨基噻唑)的制备方法，其特征在于，包括以下两步：

步骤一：将三氯化铁与2-氨基噻唑加入硝基甲烷中，三氯化铁与2-氨基噻唑的摩尔比为1:5～1:100，于一定温度搅拌反应一定时间，得黑色溶液，一定温度为50～70℃，一定时间为1～48h；

步骤二：将黑色溶液进行过滤，滤饼依次用硝基甲烷、水、丙酮洗涤，洗涤完毕后离心并过滤，得黑色固体，将该黑色固体干燥，得到黑色粉末，即为聚(2-氨基噻唑)。

本发明的技术方案还可以具有这样的特征：一定时间为48h。

本发明的技术方案还可以具有这样的特征：一定温度为70℃。