[发明专利]一种以香兰素为原料的荧光聚合物的合成方法

说明书

本发明公开了一种以香兰素为原料的荧光聚合物的合成方法，属于材料技术领域。本发明以香兰素为原料，经过5步合成，制备了高性能聚合物材料聚醚苯并噁唑。本发明合成的聚醚苯并噁唑其具有优异的热稳定性、阻燃性能、机械性能等，可广泛应用于电子、化工、建筑、纺织等领域。

技术领域

本发明涉及一种以香兰素为原料的荧光聚合物的合成方法，属于材料技术领域。

背景技术

芳香族聚醚苯并噁唑{poly(p-phenylene benzobisoxazole)}(PEBO)是一类杂环聚合物，其具有优异的热稳定性、阻燃性能、机械性能等，并且其弹性模量较高。因此，PEBO被广泛应用于制造电子、化工、建筑、纺织服装等领域。日本Toyobo公司已开发出商业化的PEBO纤维(Zylon^TM)。但是，在PEBO的制备过程中，往往会用到浓硫酸、多聚磷酸等无机酸，这些酸性物质无疑会对环境造成危害。此外，多聚磷酸的使用也会影响PEBO的机械性能。另一种制备PEBO的策略是通过热处理聚羟基酰胺前驱体得到PEBO；但是，在热处理过程中，高分子链间的交联反应造成了PEBO的力学性能的损失，并增加了PEBO后期成型的难度。

近年来，以可再生植物为原料合成聚合物材料收到越来越多的关注。采用可再生原料制备高性能聚合物不仅仅在成本上具有先天的优势，而且由于减少化石原料的使用，对环境的压力较小。香兰素，又称4-羟基-3-甲基苯阳醛，是一种来源于木质素的新型可再生原料。目前，已有许多聚合物材料可以采用香兰素以及其衍生物作为原料进行合成。但是，还没有相关报道或专利以香兰素为原料合成PEBO。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种以香兰素为原料合成聚醚苯并噁唑的方法。本发明方法合成的PEBO，所采用原料来源于木质素生产的香兰素，且成品兼具高模量、高韧性以及较高的力学强度和热稳定性，可用于电子、纺织等领域。

本发明的第一个目的是提供一种聚合物，其化学式为：命名为：聚醚苯并噁唑(PEBO)。

本发明的第二个目的是提供含有所述聚合物的组合物。

本发明的第三个目的是提供所述聚合物(PEBO)的制备方法，具体步骤如下：

(1)以5-氟-2-硝基苯酚为原料，碳酸钾为催化剂与溴化苄反应获得化合物1；(2)将化合物1，与香兰素反应获得化合物2；(3)将化合物2在高锰酸钾存在下加热氧化获得化合物3；(4)将化合物3以钯炭为催化剂在甲醇中还原，还原后在饱和氯化钠溶液中重结晶，得到化合物4；(5)将化合物4与磷酸苯并恶唑盐在N-甲基吡咯烷酮中室温反应得到最终产物；(6)最终产物溶解于N-甲基吡咯烷酮涂膜得到聚合物薄膜。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(1)将5-氟-2-硝基苯酚、溴化苄、碳酸钾以及N-N二甲基甲酰胺在90℃油浴中加热8小时，加入蒸馏水并冷却至室温，采用乙酸乙酯进行萃取，所得产物先后使用饱和氯化钠溶液、蒸馏水洗涤，经硫酸镁干燥后置于旋转蒸发仪中进行浓缩。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(2)将步骤(1)所得产物与碳酸钾、18-冠醚-6、香兰素和N-N二甲基甲酰胺置于烧瓶中，在80℃油浴中加热12小时；而后将产物溶解于二氯甲烷，先后使用饱和氯化钠溶液、蒸馏水洗涤，经硫酸镁干燥后置于旋转蒸发仪中进行浓缩。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(3)将步骤(2)所得产物、高锰酸钾和丙酮置于烧瓶中，在室温下搅拌5小时，旋转蒸发浓缩后，加入蒸馏水并滴加稀盐酸分离出棕色固体。

在本发明的一种实施方式中，所述步骤(4)将步骤(3)所得产物与钯炭催化剂、甲醇在氢气氛围保护下室温搅拌反应48小时，过滤除去催化剂并旋转蒸发浓缩，产物在饱和氯化钠溶液中重结晶得到蓝紫色固体粉末。