[发明专利]一种酞嗪酮二胺单体及其制备方法、一种聚酰亚胺及其制备方法以及一种聚酰亚胺薄膜

说明书

本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一种酞嗪酮二胺单体及其制备方法、一种聚酰亚胺及其制备方法以及一种聚酰亚胺薄膜。由本发明所述酞嗪酮二胺单体制备得到的聚酰亚胺薄膜能够在保持选择性的前提下，提高气体的渗透率和溶解性等；另外，由本发明提供的酞嗪酮二胺单体制备得到的聚酰亚胺具有较好的溶解性。

技术领域

本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一种酞嗪酮二胺单体及其制备方法、一种聚酰亚胺及其制备方法以及一种聚酰亚胺薄膜。

背景技术

气体膜分离技术是一种新型绿色分离技术，具有分离效率高、操作简单、能耗低、绿色无污染等优点，已被广泛应用于医药食品、生物化学、能源环保等领域。高分子聚合膜具有较好的分离性能、优良的机械性能和物理化学性能，因此成为常用的气体分离膜材料，气体分离膜技术是膜分离技术中众多应用的一个重要组成部分，是继深冷分离、变压吸附之后的第三代气体分离技术。相对于传统气体分离技术，膜分离具有能耗低、投资少、设备简单等优点，在O₂/N₂分离、气体脱湿、CO₂回收、H₂分离回收等方面都有重要应用。

聚酰亚胺(PI)是主链上含有酰亚胺环的一类高分子聚合物，1908年由Bogert和Renshaw合成，1962年美国杜邦公司研制出聚酰亚胺薄膜制品，随后各种PI制品如塑料、层压板、漆布、粘合剂、涂料和纤维浸渍料等相继问世，而且聚酰亚胺薄膜被应用于气体分离膜研究。随着社会科技的不断发展与进步，人们对聚酰亚胺薄膜在气体膜领域的应用标准也越来越高，如何能研究出同时具有渗透率高和选择性高的气体分离膜是人们追求和关注的重点。

发明内容

针对聚酰亚胺薄膜存在的上述问题，本发明提供了一种酞嗪酮二胺单体，由本发明所述酞嗪酮二胺单体得到的聚酰亚胺薄膜在保证良好选择性的同时，具有渗透率高、溶解性好的特点。

本发明提供了一种酞嗪酮二胺单体，具有式I所示结构：

本发明提供了酞嗪酮二胺混合单体，包括上述技术方案所述酞嗪酮二胺单体中的四种化合物，所述四种化合物分别具有式II-1～式II-4所示结构：

本发明还提供了上述技术方案所述酞嗪酮二胺单体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将2-碘苯甲酸甲酯、3,4-二甲氧基苯甲醛和水合肼在芳烃溶剂中进行混合反应，得到4-(3,4-二甲氧基苯基)杂萘-1-酞嗪酮；

(2)将步骤(1)得到的4-(3,4-二甲氧基苯基)杂萘-1-酞嗪酮、4-氟-1,2-二甲氧基苯和催化剂在水中进行亲核取代反应，得到4-(3,4-四甲氧基二苯基)杂萘-1-酞嗪酮；所述催化剂为碳酸钾或碳酸铯；

(3)将步骤(2)得到的4-(3,4-四甲氧基二苯基)杂萘-1-酞嗪酮溶于极性有机溶剂中，在低温和保护气体条件下，滴加三溴化硼，进行脱甲基反应，得到4-(3,4-四羟基二苯基)杂萘-1-酞嗪酮；所述低温的温度为-20～-6℃；

(4)将步骤(3)得到的4-(3,4-四羟基二苯基)杂萘-1-酞嗪酮与氧化剂在二氯甲烷中进行氧化反应，得到4-(3,4-四羰基二苯基)杂萘-1-酞嗪酮；

(5)将步骤(4)得到的4-(3,4-四羰基二苯基)杂萘-1-酞嗪酮和4-硝基邻苯二胺在二甲基亚砜中进行脱水反应，得到杂萘-二硝基-1-酞嗪酮；

(6)保护气氛下，将步骤(5)得到的杂萘-二硝基-1-酞嗪酮、水合肼和钯碳在二氧六环中进行还原反应，得到式I所示酞嗪酮二胺单体；所述式I的结构式为：