[发明专利]一种基于2,5-二烯丙氧基对苯二胺单体的聚酰胺高分子材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含烯丙氧基芳香族聚酰胺和含羟基和烯丙基芳香族聚酰胺制备方法与应用。该类新型高分子化合物，为由式I‑1或式I‑2所示重复结构单元构成的聚合物。本发明选用二烯丙氧基二胺单体为基本单体，通过与二元芳香伯胺、二元芳香酰卤按比例进行共缩聚，得到不同侧基含量的一系列新型芳香族聚酰胺。所制备的聚合物的热稳定性优异，侧基带有丰富官能团，可提高不同材料间界面结合强度。利用直接成型法制备出新型含羟基和烯丙基的芳纶浆粕，可提高浆粕与基体材料间的结合强度，如橡胶、酚醛树脂等，进而发展出界面复合良好的高分子材料。

技术领域

本发明属于高分子材料合成领域，具体涉及一种基于2,5-二烯丙氧基对苯二胺单体的新型聚酰胺高分子材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺是主链以酰胺键构成的高分子，当主链85％以上的酰胺键与苯环直接相连时，称为全芳香族聚酰胺，别名“芳纶”；芳纶分子主链为苯环与酰胺键交替的结构，共价键键能大，刚性的苯环与酰胺键使得体系的内旋转能垒高，分子链的刚性强，分子主链上无取代基，对称性高，利于分子链间形成氢键和苯环的π-π堆积作用。因此，此类材料具有高模量、高强度、高耐热等优点，广泛地应用于航空航天、军事、火车汽车、通信电缆及增强复合材料等方面。

芳纶通常由苯二甲酰氯和苯二胺经过低温溶液缩聚所得，根据聚合所用单体取代基占位不同，可分为对位芳纶(芳纶1414或PPTA)和间位芳纶(芳纶1313)两大类。 PPTA是具有更高强度的芳纶材料，但是由于刚性主链和链间强氢键作用，其溶解性十分不好，目前主要通过硫酸液晶纺丝制备芳纶纤维。另一方面，PPTA分子链排列紧密，结晶度高，结构中缺少活性反应基团，导致表面化学活性极低，与其他基体材料相容性受限，而硫酸液晶纺丝过程又会破坏引入的活性基团。因此，急需开发一种活性基团丰富、溶解性良好的类芳纶结构。经过多年的改性尝试，科学家发现，在分子结构中引入极性取代基对于溶解性的改善效果要好于引入非极性取代基。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于2,5-二烯丙氧基对苯二胺单体的新型聚酰胺高分子材料及其制备方法。

本发明所提供的基于2,5-二烯丙氧基对苯二胺单体的聚酰胺高分子材料，为由式I-1或式I-2所示重复结构单元构成的聚合物：

上述式I-1、式I-2中，x可为0-1(端点0不可取)，x具体可为0.05、0.1、0.25、 0.5、0.75或1；Ar₂表示二元伯胺的残基，Ar₃表示二元羧酸的残基，且Ar₂、Ar₃均独立地为由下述化合物中芳环上任意两个氢被取代而得的基团：

具体的，式I-1所示重复结构单元具体为如下任意一种：

式I-2所示重复结构单元具体为如下任意一种：

所述聚合物的重均分子量不小于1000，具体可为4000～1,000,000、4000～500,000 或4000～20,000，更具体可为4800、5800、11900、13100或14925。

上述由式I-1所示重复结构单元构成的聚合物根据图1所示的反应方程式通过包括下述步骤的方法制备得到：

在助溶剂和缚酸剂存在下，将式II所示二烯丙氧基二氨基单体、式III所示二元芳香伯胺单体、式IV所示二元芳香酰氯单体于溶剂中混匀进行缩聚反应，得到由式I-1 所示重复结构单元构成的聚合物，其中，x不为0或1；

或者，