具有高平面性的含萘结构功能二胺单体及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开的是一种具有高平面性的含萘结构功能二胺单体及其合成方法和应用。本发明专利技术的新型功能二胺单体，以二卤代萘、萘二甲酸、萘二酚或萘二胺等单体为原料，通过取代反应、Suzuki反应、酰胺化反应、酯化反应、格式反应、Kumada偶联反应等一系列化学反应而得。获得一类最低能态3D分子结构具有高平面性的新型含萘结构二胺单体。本发明专利技术的二胺单体，由于具有平面的空间结构，以其为单体可以制备得到分子链间的相互作用力强、分子链堆砌紧密、自由体积小的聚合物，能够赋予聚合物良好的阻隔性能。本发明专利技术二胺的合成方法工艺简单、纯化容易，因而适于工业生产。本发明专利技术所公开的二胺可用于合成聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺等功能化聚合物。

【技术实现步骤摘要】
具有高平面性的含萘结构功能二胺单体及其合成方法和应用
本专利技术涉及材料科学领域，特别是一种具有高平面性的含萘结构功能二胺单体及其合成方法，该二胺单体可用于合成如聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺等高性能、功能化聚合物。
技术介绍
有机电致发光器件(OLED)彰显了全固态、主动发光、高发光效率、高亮度、高对比度、超薄、功耗低、无视角限制、响应速度快、工作温度范围宽、加工工艺简单、节能环保等诸多优点，被认为是理想、具发展前景的取代液晶显示器的新一代信息显示技术，是未来30年世界信息产业发展的重点。并且，OLED可实现柔性显示是其独有特点之一，柔性OLED也被誉为“梦幻显示器”。OLED产业化的关键问题在于如何“扩尺寸、降成本、增寿命、提色彩”，只有彻底解决了这几个问题，OLED才能真正开启第三代显示革命之门。其中，使用寿命的长短是制约OLED广泛应用的最大挑战之一，影响OLED使用寿命的主要原因是电极材料和发光材料对氧、水、杂质都非常敏感，很容易被污染从而导致器件性能的下降，从而降低发光效率，缩短使用寿命。为了保证产品的发光效率并延长其使用寿命，器件在封装时一定要隔绝氧和水。因此必须选用阻隔性能十分优异的柔性衬底材料对器件进行封装，才能满足产品寿命的严格要求，这使得研发新的封装技术和封装材料成为柔性OLED产业发展的一大热点。OLED的柔性显示就要求柔性封装，此类封装材料的特点就是在发生很大弯曲变形的同时可以保证材料的有效使用，目前常用的柔性显示器件的衬底封装材料有超薄玻璃，金属箔片和聚合物薄膜。玻璃具有优良的耐化学稳定性，能很好的阻隔水和氧，但是其韧性差、很脆，只有厚度达到一定的薄度才能具有一定的韧性，但大面积的玻璃薄化技术很难实现。没有缺陷的金属箔片是不允许水分子和氧气透过的，并且它可以承受很高的加工温度，但是金属箔片不透光，并且表面平整性不好，不能承受多重弯曲、易产生针孔，这大大影响了其在柔性OLED方面的应用。与超薄玻璃和金属箔片相比，柔性聚合物薄膜具有质量更轻、柔韧性更好、成本更低、容易加工成型等优点，并且部分聚合物薄膜还具有优异的机械性能、光学性能、热稳定性、化学稳定性和阻隔性能等，这些优势使得聚合物薄膜成为制备柔性OLED的关键材料。目前，可用的柔性聚合物封装材料有聚偏二氯乙烯(PVDC)，乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)，聚酰胺(PA)，聚乙烯醇(PVA)，聚酰亚胺(PI)及聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)代表的热塑性聚酯等。然而，柔性聚合物封装材料的温度特性(200℃的使用温度)和阻隔性(水蒸气透过率低于10-6g/m2/day，氧透过率低于10-5cm3/m2/day)是实现柔性OLED需要克服的关键问题之一，而目前尚未报道具有该性能的聚合物。开发新型高阻隔聚合物材料是解决这一问题的办法之一。通过对分子结构进行有针对性的设计来开发新型聚合物材料，不仅能够改善聚合物薄膜的阻隔性能，还能达到提高聚合物综合性能的目的。本专利技术通过在聚合物中引入具有刚性平面结构的萘环，设计合成一系列具有平面性的二胺单体，以其为单体可以制备得到分子链间相互作用力强、分子链堆砌紧密、自由体积小的聚合物(聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺等)，从而获得阻隔性能优异、综合性能良好的柔性聚合物封装材料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以萘结构为中心的、具有高平面性的新型功能二胺单体，可用于合成聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺等高性能、功能化聚合物。本专利技术的另一目的在于提供上述具有高平面性的含萘结构功能二胺单体的合成方法。本专利技术的目的是这样实现的：具有高平面性的含萘结构功能二胺单体，其结构通式为：其中，Ar1选自下列结构式中的任何一种：n＝1～12。其中Ar2选自下列结构式基团中的任何一种：其中Ar3选自下列结构式基团中的任何一种：其中Ar4选自下列结构式基团中的任何一种：n＝1～12。其中Ar5选自下列结构式基团中的任何一种：n＝3～12。本专利技术另一目的是提供上述具有平面结构的含萘功能二胺单体的合成方法，该方法的反应过程为：1.(A1)、利用二卤代萘通过格式反应生成萘基格式试剂；(A2)、利用步骤(A1)所得萘基格式试剂与二卤代物通过Kumada偶联反应生成具有萘结构且含有两个卤原子的单体，或利用步骤(A1)所得萘基格式试剂与带有卤原子的单硝基化合物通过取代反应生成二硝基单体；(A3)、利用步骤(A2)所得到的具有两个卤原子的含萘单体，通过Suzuki反应，得到具有平面结构的二胺单体，获得如权利要求1结构通式如Ⅰ或Ⅱ所示的新型二胺化合物，或者将步骤(A2)中得到的二硝基单体还原成二胺，获得如权利要求1结构通式如Ⅰ或Ⅱ所示的新型二胺化合物，此外，还可以将二卤代萘和带硼酸的单胺通过一步Suzuki反应直接获得权利要求1结构通式如Ⅰ或Ⅱ所示的新型二胺化合物。2.(B1)、利用二氯亚砜或草酰氯等通过酰氯化反应将萘二酸转化成萘二酰氯，(B2)、利用步骤(B1)所得的化合物上的酰氯基团与带卤原子的单胺化合物通过酰胺化反应，得到含酰胺结构且带有两个卤原子化合物，或者利用步骤(B1)所得的化合物上的酰氯基团与带有胺基的单硝基化合物通过酰胺化反应，得到含有酰胺结构的二卤代物，(B3)、将步骤(B2)所得到的含酰胺结构的二卤代物与芳基硼酸通过Suzuki反应获得如权利要求1结构通式如Ⅲ或Ⅳ所示的新型二胺化合物，或者将步骤(B2)所得到的含有酰胺结构的二硝基单体还原成二胺，获得如权利要求1结构通式如Ⅲ或Ⅳ所示的新型二胺化合物。3.(C1)、利用二氯亚砜或草酰氯等通过酰氯化反应将萘二酸转化成萘二酰氯，(C2)、利用步骤(C1)所得的化合物上的酰氯基团与含羟基的单硝基化合物通过酯化反应，得到含有酯键的二硝基单体，或者直接通过萘二酸与含羟基的单硝基化合物通过酯化反应得到含有酯键的二硝基单体，(C3)、将步骤(C2)所得到的含有酯键的二硝基单体还原成二胺，获得如权利要求1结构通式如Ⅴ或Ⅵ所示的新型二胺化合物。4.(D1)、利用萘二酚与含卤原子的单硝基化合物反应生成含醚键的二硝基单体，(D2)、将步骤(D1)所得到的含有醚键的二硝基单体还原成二胺，获得如权利要求1结构通式如Ⅶ或Ⅷ所示的新型二胺化合物。5.(E1)利用含两个酰氯基团或两个羧酸基团的化合物直接与萘二胺通过酰胺化反应获得如权利要求1结构通式如Ⅸ、Ⅹ或Ⅺ所示的新型二胺化合物。其中所涉及到的重要中间体的结构通式如下：本专利技术的二胺单体，由于其最低能态的3D空间结构具有高平面性，以其为单体可以制备得到分子链堆砌紧密，分子链间的相互作用力强，自由体积小的聚合物，能够赋予聚合物良好的阻隔性能。本专利技术二胺单体的合成方法工艺简单，纯化容易，因而适于工业生产。本专利技术所公开的二胺单体可用于合成聚酰胺、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺和聚酯酰亚胺等高性能、功能化聚合物。附图说明图1：实施例1～5所得二胺单体的红外光谱图，其中：a～e分别为实施例1～5所得二胺的红外光谱图，从图中可以看到，在3480-3380cm-1的范围内出现了-NH2-的特征吸收峰，在3000cm-1处出现了Ar-H的特征吸收频率，1730cm-1处出现了酯羰基的特征吸收峰，1653cm-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高平面性的含萘结构功能二胺单体及其合成方法和应用，其特征在于该二胺单体结构通式如下所示：Ⅰ：                        或Ⅱ：或Ⅲ：或Ⅳ：或Ⅴ：             或Ⅵ：或Ⅶ：     或Ⅷ：或Ⅸ：或Ⅹ：或Ⅺ：其中，Ar1选自下列结构式中的任何一种（n=1~12）：Ar2选自下列结构式基团中的任何一种：Ar3选自下列结构式基团中的任何一种：Ar4选自下列结构式基团中的任何一种（n=1~12）：Ar5选自下列结构式基团中的任何一种： n=3~12。

【技术特征摘要】
1.一种具有平面性的含萘结构功能二胺单体，其特征在于该二胺单体结构通式如下所示：Ⅰ：或Ⅱ：其中，Ar1选自下列结构式中的任何一种：。2.根据权利要求1所述的具有平面性的含萘结构功能二胺单体通式Ⅰ和Ⅱ的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：（A1）、利用二卤代萘通过格式反应生成萘基格式试剂；（A2）、利用步骤（A1）所得萘基格式试剂与二卤代物通过Kumada偶联反应生成具有萘结构且含有两个卤原子的单体，或利用步骤（A1）所得萘基格式试剂与带有卤原子的单硝基化合物通过取代反应生成二硝基单体；（A3）、利用步骤（A2）所得到的具有两个卤原子的含萘单体，通过Suzuki反应，得到具有平面结构的二胺单体，获得如权利要求1结构通式如Ⅰ或Ⅱ所示的二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亦武，曾义，谭井华，张海良，胡敏，陈洪，黄杰，刘跃军，魏珊珊，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43