[发明专利]含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物及其制备方法

说明书

本发明属于材料技术领域，公开了一种含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物及其制备方法。该离聚物的结构式为式中3.35/1≤x/y≤49/1，其中聚乙烯亚胺为聚合物主链，比例可调节的苯并噁唑为侧链液晶基元，季铵基团为离子官能团；本发明的制备方法包括侧链液晶基元制备、主链化合物制备、季铵化反应等步骤。本发明的液晶离聚物克服酯类液晶离聚物酸碱条件不稳定的缺陷，结构稳定性好，提供多离子官能团和杂原子引入位点，具有热致液晶相行为、良好的离子传导能力，制备方法操作简单，可用于生产燃料电池的聚合物电解质膜。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种液晶离聚物及其制备方法，具体地说是一种含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物及其制备方法。

背景技术

现有技术中液晶离聚物是在液晶聚合物和离子聚合物的基础上发展起来的，包括主链型和侧链型液晶离聚物等，同时具有液晶聚合物的有序性和离子聚合物的离子传导性，被广泛应用于聚合物助剂、高强纤维、涂料、膜材料等方面。

合成液晶离聚物结构难度较大，既要确保液晶基元的引入，又要保证离子基团的构建。现有的主链型液晶离聚物虽然可以得到稳定的液晶相行为，但其共聚程度困难，很难得到高分子量的离聚物，且主链可提供离子化官能团位点少，杂原子引入困难；现有的侧链型液晶离聚物，多包含酯基，液晶基元通过酯键与主链连接，包括侧链胆甾醇型液晶离聚物、聚丙烯酸酯类液晶离聚物等，例如Bazuin等人2000年合成的的聚w-吡啶盐烷基丙烯酸酯结构为：

这种酯基化学结构存在一定湿度和酸/碱条件下容易水解断键的问题。严重影响了基于酯基连接的液晶离聚物的稳定性及其应用研究。

因此，合成一种制备过程相对简单、高效，尤其主链易共聚、可提供离子化官能团位点多，杂原子引入方便、液晶基元不通过易水解的酯基连接的、结构稳定性好、不易水解的侧链型液晶离聚物在液晶材料技术领域具有极其重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物，以达到改善液晶离聚物结构稳定性、液晶性能的目的；

本发明的另一目的是提供上述含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物的制备方法。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物，该聚合物的结构式如下：

式中3.35/1≤x/y≤49/1。

本发明还提供了上述含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物的一种制备方法，包括以下步骤：

S1：制备含噁唑基团的液晶基元

将对羟基苯甲醛、1,6-二溴己烷、碳酸钾与N,N-二甲基甲酰胺反应，回流纯化，制备中间产物A；

将中间产物A、2-氨基-4-甲基苯酚与二氯甲烷反应，重结晶，制备中间产物B；

将中间产物B、二氯二氰基苯醌与三氯甲烷反应，蒸馏、分离，制备含噁唑基团的液晶基元，结构式如下：

S2：制备聚乙烯亚胺聚合物主链

将聚(2-乙基-2-噁唑啉)、盐酸和去离子水反应，调节pH，制备聚乙烯亚胺聚合物主链，结构式如下：

S3：制备侧链含噁唑基团的聚合物液晶

将含噁唑基团的液晶基元、聚乙烯亚胺聚合物主链、碳酸氢钠与1,4-二氧六环反应，制备侧链含噁唑基团的聚合物液晶，结构式如下：

S4：制备含噁唑基团的季铵盐类侧链液晶离聚物