含磷、季铵盐基团芳香二胺、聚酰亚胺材料及制备方法与流程

本发明涉及化学合成，尤其涉及含磷、季铵盐基团芳香二胺、聚酰亚胺材料及制备方法。

背景技术：

1、聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域，被称为是“解决问题的能手”。由于其自身都特的结构，聚酰亚胺具有突出的耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射、高绝缘、低介电损耗、高透光性能、机械性能优异、较小的吸水性和吸潮性等许多优良性能。

2、然而目前常见的聚酰亚胺并不具有抗菌性，如对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌等的抗菌性有所欠缺，同时其阻燃性能也有所欠缺，并且现有的阻燃方式是在聚酰亚胺结构中引入磷、氮、硼等元素，而这些的加入又会影响聚酰亚胺的其他性能，因此，如何提升聚酰亚胺的抗菌性能及阻燃性能成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了含磷、季铵盐基团芳香二胺、聚酰亚胺材料及制备方法，以解决上述现有技术的不足，提升聚酰亚胺材料的抗菌性及阻燃性。

2、为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：

3、为了实现本发明的目的，拟采用以下技术：

4、第一方面提供了一种含磷、季铵盐基团芳香二胺，具有如下的化学结构式：

5、。

6、第二方面提供了一种制备所述含磷、季铵盐基团芳香二胺的方法，包括如下步骤：

7、步骤01，将2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷和2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷-2-氧化物在碱性条件下反应，得到含磷基团芳香二胺；

8、步骤02，将步骤01所得的含磷基团芳香二胺和三甲胺溶解在有机溶剂中，并得到含磷、季铵盐基团芳香二胺。

9、进一步地，步骤01中获得含磷基团芳香二胺时反应温度为-15℃-40 ℃，且反应时长为10-20小时；

10、步骤02中获得含磷、季铵盐基团芳香二胺时反应温度为50℃-80℃，且反应时长为15-25小时。

11、进一步地，2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷与2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷-2-氧化物的摩尔比为1：2～4。

12、进一步地，步骤01中的碱溶液为碳酸钾、碳酸铯、三乙胺中的一种；且

13、碱与2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷的摩尔比为4：1。

14、进一步地，含磷基团芳香二胺与三甲胺的摩尔比为1：2～4；且

15、有机溶剂为乙酸乙酯、乙醇、乙腈或四氢呋喃。

16、第三方面提供了一种聚酰亚胺材料，所述聚酰亚胺材料采用所述的含磷、季铵盐基团芳香二胺与芳香二酐为单体制备而成，所述聚酰亚胺材料的化学结构式如下：

17、

18、其中，

19、a为均苯四酸二酐

20、b为联苯四酸二酐

21、c为二苯酮二酐

22、d为二苯醚二酐

23、e为六氟二酐等四酸二酐单体。

24、第四方面提供了一种制备聚酰亚胺材料的方法，包括步骤：

25、步骤11，在氮气或氩气的保护下，将含磷、季铵盐基团的芳香二胺溶解于有机溶剂中，固含量控制在5-10%；

26、步骤12，在0℃-25℃下加入芳香族四酸二酐和催化剂，反应1-4小时；

27、其中，催化剂与芳香族四酸二酐或含磷、季铵盐基团的芳香二胺单体摩尔比的1‰-5‰；

28、芳香族四酸二酐与含磷、季铵盐基团的芳香二胺单体的摩尔比控制为1：1；

29、步骤13，在80℃-100℃下反应1-4小时；

30、步骤14，在180-200℃下反应18-24小时；

31、步骤15，将步骤14所得的反应产物溶于甲醇中，并收集沉淀物，通过甲醇润洗，干燥得聚酰亚胺。

32、进一步地，所述有机溶剂是间甲酚。

33、进一步地，所述催化剂为异喹啉和苯甲酸中的其中一种。

34、上述技术方案的优点在于：

35、上述技术方案的优点在于：

36、能够制备出较高纯度的含磷、季铵盐芳香二胺，并且通过含磷、季铵盐芳香二胺制备而成的聚酰亚胺具有如下综合性能：

37、一、优良的抗菌性能，对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度（mic）值都小于0.08 mg/ml。

38、二、优良的阻燃性能，在800℃氮气保护的条件下测得的残炭率在60％以上。

39、三、优良的溶解性能，可以溶于 n,n-二甲基乙酰胺（dmac）、 n,n-二甲基甲酰胺（dmf）等质子性溶剂，和低沸点溶剂，如，四氢呋喃、三氯甲烷和二氯甲烷。

40、四、优异的成膜性能，成膜条件简便。

41、五、所得薄膜具有良好的柔韧性。

42、六、优越的力学性能和电性能。

技术特征：

1.一种含磷、季铵盐基团芳香二胺，其特征在于，具有如下的化学结构式：

2.一种制备如权利要求1所述含磷、季铵盐基团芳香二胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备含磷、季铵盐基团芳香二胺的方法，其特征在于，步骤01中获得含磷基团芳香二胺时反应温度为-15℃-40 ℃，且反应时长为10-20小时；

4.根据权利要求2所述的制备含磷、季铵盐基团芳香二胺的方法，其特征在于，2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷与2-氯-1,3,2-二氧磷杂环戊烷-2-氧化物的摩尔比为1：2～4。

5.根据权利要求1所述的制备含磷、季铵盐基团芳香二胺的方法，其特征在于，步骤01中的碱溶液为碳酸钾、碳酸铯、三乙胺中的一种；且碱与2,2-双(3-氨基-4-羟苯基)六氟丙烷的摩尔比为4：1。

6.根据权利要求1所述的制备含磷、季铵盐基团芳香二胺的方法，其特征在于，含磷基团芳香二胺与三甲胺的摩尔比为1：2～4；且

7.一种聚酰亚胺材料，其特征在于，所述聚酰亚胺材料采用如权利要求1中所述的含磷、季铵盐基团芳香二胺与芳香二酐为单体制备而成，所述聚酰亚胺材料的化学结构式如下：

8.一种制备如权利要求7所述的聚酰亚胺材料的方法，其特征在于，包括步骤：

9.根据权利要求8所述的制备聚酰亚胺材料的方法，其特征在于，所述有机溶剂是间甲酚。

10.根据权利要求8所述的制备聚酰亚胺材料的方法，其特征在于，所述催化剂为异喹啉和苯甲酸中的其中一种。

技术总结
本发明提供了一种含磷、季铵盐基团芳香二胺及制备方法，同时还提供了含磷、季铵盐基团芳香二胺在制备综合性能优异聚酰亚胺材料中的应用。由于本发明制备的含磷、季铵盐基团芳香二胺的纯度高，由此制备的聚酰亚胺具有优异的综合性能：优良的抗菌性能，对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的最低抑菌浓度（MIC）值都小于0.08 mg/mL；优良的阻燃性能，在800℃在氮气保护的条件下测得的残炭率在60％以上；优良的溶解性能，可以溶于N,N‑二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N‑二甲基甲酰胺（DMF）等质子性溶剂和低沸点溶剂，如，四氢呋喃、三氯甲烷和二氯甲烷；优异的成膜性能，可以得到均匀、韧性好的薄膜；优越的力学性能和介电性能。

技术研发人员：刘立辉,刘颖锡,王东娜,余旭田,黄勇,胡斌,张作林
受保护的技术使用者：自贡中天胜新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/17