【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机聚合物及其制备，尤其涉及一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物及其制备方法和其在电致变色薄膜上的应用。
技术介绍
1、近些年来，电致变色材料因其具有响应时间短、条件可控、应用性强以及颜色变化丰富等优点已成为一种非常有应用前景的节能环保材料，引起无数无机材料、有机材料研究者的关注。随着对电致变色薄膜材料领域的深入研究，部分电致变色薄膜产品已经逐渐实用化。
2、芳香族聚酰亚胺作为一种多功能高分子电致变色材料，因其具有优异的热稳定性，抗氧化作用，较高的机械强度，耐腐蚀，不易燃等特点，在光电设备、电子、微电子等领域展示了非常好的应用前景，并引起了工业界和学术界研究者们的关注。然而，常见的芳香族聚酰亚胺的性能还远远达不到飞速发展的电子和微电子领域对其的新要求。
3、聚酰胺酰亚胺(pai)，其不仅具有聚酰胺独特的优势，还具有五元环结构的聚酰亚胺优势。作为导电聚合物pai自身已经具有电致变色性能，在其分子侧链上加以修饰，连接具有变色活性的功能基团，可以改变其电致变色薄膜性能。在聚酰胺酰亚胺的苯环链接三氟甲基，可以增强薄膜的热稳定性和溶解性。在其最外端用含有咔唑的小分子进行封端，可以改变其电致变色薄膜性能。
4、现有技术中聚酰亚胺溶解性较差以及荧光的高度环境敏感性，而且传统的聚酰亚胺薄膜由于分子链内或分子链间形成强烈的电荷转移络合物作用，使其在紫外-可见光范围内对蓝紫光具有强烈吸收，呈现棕色或棕黄色，同时热膨胀系数较高，限制了此类电致变色薄膜材料的进一步应用。
1、基于上述技术问题，本专利技术提供了含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物及其制备方法和其在电致变色薄膜上的应用，该聚合物含有三氟甲基基团、三苯胺单元和咔唑单元，使得氟化聚酰胺酰亚胺薄膜具有较高的光学对比度和显色效率。通过聚合物含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺可以制备高性能电致变色薄膜材料，制备的薄膜材料可应用于工业生产固态、液态电致变色器件等制造领域，本专利技术的内容如下：
2、本专利技术的第一个目的在于提供一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物，其技术点在于，所述含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物结构式如式(i)所示：
3、
4、其中，r为中的任意一种。
5、本专利技术的第二个目的在于提供一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其技术在于，具有为：在氮气保护下，向三口圆底烧瓶中加入1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯、2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)和氯化钙后加入吡啶、n-甲基吡啶酮、亚磷酸三苯酯的混合物，于100～180℃温度下反应2～28h，然后加入封端单体，于110～180℃温度下反应4～30h反应完成后将混合物倒入乙醇中，搅拌得到产物粗品，过滤后，用乙醇洗涤产物，并置于温度为50℃的真空干燥箱中，干燥过夜，得到含三氟甲基封端聚酰胺酰亚胺聚合物，具体反应方程式如下：
6、
7、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯和2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)的摩尔质量比为1：(2.0～6.2)。
8、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中吡啶、n-甲基吡啶酮和亚磷酸三苯酯的体积必为1：(5～8.6)：(2～6.6)。
9、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中封端单体为如式(ii)所示的4-(9h-咔唑-9-基)苯胺、如式(iii)所示的4-(9h-咔唑-9-基)-3-(三氟甲基)苯胺和如式(iv)所示的9,9-二甲基-9h-芴-2-胺中的任意一种；
10、
11、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中所述1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯的制备方法如下：
12、步骤一，在氮气气氛下，将2-氯-5-硝基三氟甲苯、无水间苯三酚和无水碳酸钾放入三颈烧瓶中，以n，n-二甲基甲酰胺为溶剂，加入80ml甲苯，缓慢升温回流蒸除反应体系中的甲苯进行偶联反应结束降温出料于冰水混合物中将产物用去离子水洗涤，再用甲醇洗涤抽滤，最后在60℃真空干燥箱中干燥，即1,3,5-三(4-硝基-2-(三氟甲基)-苯氧基)苯，具体反应如下：
13、
14、步骤二，在氮气气氛下取三颈圆底烧瓶将1,3,5-三(4-硝基-2-(三氟甲基)-苯氧基)-苯和催化剂分散于乙醇中后缓慢滴入水合肼得到混合物a，将混合物a回流3～10天后，通过砂芯漏斗过滤去除催化剂，通过旋转蒸发器浓缩滤液以去除多余的水合肼得到混合物b，在搅拌条件下，将混合物b加入冰水混合物中，得到淡黄色的沉淀物，将淡黄色的沉淀物用蒸馏水彻底清洗，真空干燥后，二氯甲烷柱层析洗脱，得到白色固体粉末，即1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯，具体反应如下：
15、
16、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中上述的步骤一中无水间苯三酚、2-氯-5-硝基三氟甲苯化合物和无水碳酸钾三者的摩尔质量比为1：(2.5～6.0)：(4.0～7.0)。
17、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中上述的步骤一中缓慢升温到110～180℃，回流时间为4～30h后，蒸除反应体系中的所有甲苯后在110～180℃条件下反应8～30h，反应结束以后降温至20～120℃。
18、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中上述的步骤二中1,3,5-三(4-硝基-2-(三氟甲基)-苯氧基)-苯、催化剂和乙醇的质量体积比为(6.92～27.68)g：(0.20～2.0)g：(100～180)ml。
19、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中上述的催化剂为钯碳。
20、为了更好的实现上述技术方案，本专利技术的含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法中2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)的制备方法为：在氮气气氛下于三颈圆底烧瓶中将1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯和偏苯三酸酐分散于18～60ml乙酸中后将混合物回流12～60h关闭加热和搅拌装置，将产物进行过滤处理，并用甲醇洗涤将产物放在70℃的真空烘箱中干燥24h得到所述的2,2'本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物，其特征在于，所述含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物结构式如式(I)所示：
2.一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，具有为：在氮气保护下，向三口圆底烧瓶中加入1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯、2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)和氯化钙后加入吡啶、N-甲基吡啶酮、亚磷酸三苯酯的混合物，于100～180℃温度下反应2～28h，然后加入封端单体，于110～180℃温度下反应4～30h反应完成后将混合物倒入乙醇中，搅拌得到产物粗品，过滤后，用乙醇洗涤产物，并置于温度为50℃的真空干燥箱中，干燥过夜，得到含三氟甲基封端聚酰胺酰亚胺聚合物，具体反应方程式如下：
3.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯和2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4
4.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述吡啶、N-甲基吡啶酮和亚磷酸三苯酯的体积必为1：(5～8.6)：(2～6.6)。
5.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述封端单体为如式(II)所示的4-(9H-咔唑-9-基)苯胺、如式(III)所示的4-(9H-咔唑-9-基)-3-(三氟甲基)苯胺和如式(IV)所示的9,9-二甲基-9H-芴-2-胺中的任意一种；
6.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯的制备方法如下：
7.根据权利要求6一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中无水间苯三酚、2-氯-5-硝基三氟甲苯化合物和无水碳酸钾三者的摩尔质量比为1：(2.5～6.0)：(4.0～7.0)。
8.根据权利要求6一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中缓慢升温到110～180℃，回流时间为4～30h后，蒸除反应体系中的所有甲苯后在110～180℃条件下反应8～30h，反应结束以后降温至20～120℃。
9.根据权利要求6一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤二中1,3,5-三(4-硝基-2-(三氟甲基)-苯氧基)-苯、催化剂和乙醇的质量体积比为(6.92～27.68)g：(0.20～2.0)g：(100～180)mL。
10.根据权利要求9一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述催化剂为钯碳。
11.根据权利要求6一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)的制备方法为：在氮气气氛下于三颈圆底烧瓶中将1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯和偏苯三酸酐分散于18～60mL乙酸中后将混合物回流12～60h关闭加热和搅拌装置，将产物进行过滤处理，并用甲醇洗涤将产物放在70℃的真空烘箱中干燥24h得到所述的2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)，具体反应如下：
12.根据权利要求11所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯和偏苯三酸酐二者的摩尔质量比为1：(2.5～7.0)。
13.根据权利要求5所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述4-(9H-咔唑-9-基)苯胺的制备方法如下：
14.根据权利要求13所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中咔唑、对氟硝基苯和无水碳酸钾的摩尔质量比为1：(1～4.4)：(1～4.4)。
15.根据权利要求13所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤二中9-(4-硝基苯)-9H-咔唑、钯/碳和水合肼的质...
【技术特征摘要】
1.一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物，其特征在于，所述含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物结构式如式(i)所示：
2.一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，具有为：在氮气保护下，向三口圆底烧瓶中加入1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯、2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)和氯化钙后加入吡啶、n-甲基吡啶酮、亚磷酸三苯酯的混合物，于100～180℃温度下反应2～28h，然后加入封端单体，于110～180℃温度下反应4～30h反应完成后将混合物倒入乙醇中，搅拌得到产物粗品，过滤后，用乙醇洗涤产物，并置于温度为50℃的真空干燥箱中，干燥过夜，得到含三氟甲基封端聚酰胺酰亚胺聚合物，具体反应方程式如下：
3.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯和2,2',2"-((苯-1,3,5-三基三(氧))三(3-(三氟甲基)苯-4,1-二基))三(1,3-二氧异吲哚-5-羧酸)的摩尔质量比为1：(2.0～6.2)。
4.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述吡啶、n-甲基吡啶酮和亚磷酸三苯酯的体积必为1：(5～8.6)：(2～6.6)。
5.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述封端单体为如式(ii)所示的4-(9h-咔唑-9-基)苯胺、如式(iii)所示的4-(9h-咔唑-9-基)-3-(三氟甲基)苯胺和如式(iv)所示的9,9-二甲基-9h-芴-2-胺中的任意一种；
6.根据权利要求2所述的一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述1,3,5-三(4-氨基-2-(三氟甲基)苯氧基)苯的制备方法如下：
7.根据权利要求6一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中无水间苯三酚、2-氯-5-硝基三氟甲苯化合物和无水碳酸钾三者的摩尔质量比为1：(2.5～6.0)：(4.0～7.0)。
8.根据权利要求6一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中缓慢升温到110～180℃，回流时间为4～30h后，蒸除反应体系中的所有甲苯后在110～180℃条件下反应8～30h，反应结束以后降温至20～120℃。
9.根据权利要求6一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在于，所述步骤二中1,3,5-三(4-硝基-2-(三氟甲基)-苯氧基)-苯、催化剂和乙醇的质量体积比为(6.92～27.68)g：(0.20～2.0)g：(100～180)ml。
10.根据权利要求9一种含三氟甲基封端的氟化聚酰胺酰亚胺聚合物的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁志华，刘禹，
申请(专利权)人：南通际光光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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