具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶材料及其制备方法_2

文档序号:9762026阅读:来源:国知局
性和机械性能等,溶解性大大 提高,可加工性增强,贴合高分子材料多功能应用化的发展趋势。该材料在生物传感器,光 学元件,电磁材料等方面具有良好的应用潜能。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明实施例5中合成的偶氮酯单体的质谱图;
[0029] 图2为本发明中实施例5中合成的偶氮酯单体的红外谱图;
[0030] 图3为本发明实施例9中合成的具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶 材料的红外谱图;
[0031] 图4为本发明实施例9中合成的具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶 材料的热失重曲线;
[0032]图5为本发明实施例9中合成的具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶 材料的循环伏安曲线;
[0033]图6为本发明实施例9中合成的具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶 材料的紫外光谱曲线;
[0034]图7为本发明实施例9中合成的具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶 材料的液晶相态图。
【具体实施方式】
[0035] 下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性 的,不是限定性的,不能一次限定本发明的保护范围。
[0036] 本发明中所使用的方法,如无特殊规定,均为常规方法,本发明所使用的试剂,如 无特殊规定,均为市售产品。
[0037] 实施例1
[0038]偶氮取代苯二甲酰氯的制备:
[0039] 将6 · 5g(38 · 9mmol)间硝基苯甲酸和25g(625mmol)氢氧化钠溶于120mL水中,揽摔 均匀得溶液一并升温至50°C;将50g葡萄糖溶于75mL水中得溶液二,在30分钟内将溶液二滴 加到溶液一中,维持温度60°C搅拌反应8小时,之后反应溶液用醋酸中和至PH= 2~3左右, 过滤,滤饼经水洗后再用热碳酸钾溶液溶解,溶解后溶液再用醋酸酸化至不再析出固体,抽 滤并水洗滤饼至中性,滤饼在真空烘箱l〇〇°C左右干燥24小时后得到土黄色固体5.8g,产率 为 89 %。
[0040 ] 取2 g (7.4mmo 1)的偶氮间苯二甲酸于50mL圆底烧瓶中,加入20mL(27 5mmo 1)氯化亚 砜和15mmol吡啶,升温至90°C回流反应12小时。然后冷却,减压蒸馏除去过量的氯化亚砜。 剩余物用正庚烷重结晶2次,所得产物在真空烘箱60°C左右干燥24小时,得到橘黄色针状晶 体1.42g,即为偶氮间苯二甲酰氯,产率为78 %。
[0041 ] 实施例2
[0042]方法如实施例1,将间硝基苯甲酸改为对硝基苯甲酸,投入物料质量与配比不变, 得到玫红色针状晶体,即为偶氮对苯二甲酰氯,产率为75%。
[0043] 实施例3
[0044] 方法如实施例1,将间硝基苯甲酸改为3-甲基-4-硝基苯甲酸,投入物料摩尔数不 变,得到棕色针状晶体,即为2,2'-二甲基_4,4'_偶氮苯二甲酰氯,产率为73%。
[0045] 实施例4
[0046] 方法如实施例1,将间硝基苯甲酸改为2-氯-4-硝基苯甲酸,投入物料摩尔数不变, 得到粉红色针状晶体,即为3,3 二氯-4,4偶氣苯二甲酰氯,广率为74%。
[0047] 实施例5
[0048]偶氮酯单体的合成:
[0049] 将l.llg(6mmol)对羟基二苯胺和1.7mL(12mmol)三乙胺加入30mL四氢呋喃中得溶 液三;取1.23g(4mmo 1)实施例1制得的偶氮间苯二甲酰氯溶于5mL四氢呋喃中得溶液四,并 在冰浴条件(〇~5°C)下20分钟内将溶液四全部逐滴加入到溶液三中;滴加完毕后,使反应 保持在〇~5°C剧烈搅拌下反应2小时,然后室温下继续搅拌反应20小时;反应液经抽滤,滤 液真空蒸发掉溶剂后剩余固体溶解在20mL二氯甲烷中并用5%的碳酸钠溶液及蒸馏水洗涤 3~4次,取有机相减压蒸馏除去二氯甲烷,在真空烘箱50°C左右干燥24小时后得到橘红色 固体间位偶氮酯单体1.6g,产率为66%。
[0050]如图1、2所示为上述橘红色固体偶氮酯单体的质谱与红外谱图。在质谱图中,质荷 比605.1598为目标单体的分子离子加氢峰,说明成功合成了偶氮酯单体。红外谱图中,波数 3394cnf1处为-NH-的振动吸收峰,3067ΟΙΓ 1是苯环上的C-H伸缩振动峰,1719cnf1属于酯基结 构中的C = 0的振动吸收峰,1597CHT1和1498CHT1是苯环上C = C骨架的伸缩振动吸收峰, 1453cm-l对应N=N的伸缩振动峰,1291cm-1对应C-N的伸缩振动峰,1206cm- 1是Ar-C(=0)_ 〇-Ar的振动吸收峰,843cm-1,798cm-1,737cm- 1,682cm-1是苯环上C-H的弯曲振动吸收峰。
[0051 ] 实施例6
[0052] 方法如实施例5,将偶氮间苯二甲酰氯改为实施例2制得的偶氮对苯二甲酰氯,投 入物料摩尔数不变,相应的得到对位偶氮酯单体,产率为70%。
[0053] 实施例7
[0054]方法如实施例5,将偶氮间苯二甲酰氯改为实施例3制得的2,2'_二甲基_4,4'_偶 氮苯二甲酰氯,投入物料摩尔数不变,相应的得到2,2'_二甲基_4,4'_偶氮酯单体,产率为 67%〇
[0055] 实施例8
[0056] 方法如实施例5,将偶氮间苯二甲酰氯改为实施例4制得的3,3'_二氯_4,4'_偶氮 苯二甲酰氯,投入物料摩尔数不变,相应的得到3,3二氯-4,4偶氮酯单体,产率为71 %。
[0057] 实施例9
[0058] 具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶材料的合成:
[0059] 将0.91g(1.5mmol)实施例5制得的间位偶氮酯单体和0.16g(1.5mmol)对苯二胺溶 于16mL N,N-二甲基甲酰胺中得混合溶剂,再加入2mL浓盐酸(37 % )和2mL蒸馏水,室温下搅 拌半个小时得溶液五;取〇.684g(3mmol)过硫酸铵溶于2mL lmol/L的盐酸溶液中得溶液六, 快速搅拌下在10分钟内将溶液六滴加到溶液五中;之后室温下继续搅拌反应15小时;然后 反应溶液倒入200mL蒸馏水中沉淀,抽滤,用蒸馏水洗涤5次,然后真空烘箱60°C干燥24小 时,得到固体用丙酮抽提24小时至抽提丙酮接近无色,再在真空烘箱60°C干燥24小时,最后 得到黑色粉末状固体〇.97g,即具有光电活性的盐酸掺杂的氧化态聚芳酯液晶材料,产率为 90%,取0.5g上述氧化态聚芳酯液晶材料充分研细,然后缓慢加入到4mL水合肼和 40mLlmol/L的氨水中,室温下快速搅拌过夜,抽滤,所得固体用蒸馏水洗涤5次,然后真空烘 箱60°C干燥24小时,得到脱掺杂的全还原态偶氮聚芳酯液晶材料,即具有光电活性的含偶 氮和苯胺链段的聚芳酯液晶材料。
[0060] 如图3所示为上述具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶材料的红外谱 图。3389cnf1对应N-H的伸缩振动峰,3067cnf 1对应苯环上C-H伸缩振动峰,1719cnf1是芳香酯 结构中C = 0的振动吸收峰,1597CHT1和1498CHT1是苯环上C = C骨架的伸缩振动峰,1455cm-l 对应N = N的伸缩振动峰,1296CHT1对应C-N的伸缩振动峰,1206CHT1是Ar-C(=0)-0-Ar的振 动吸收峰,798cm- 1,737cm-1,682cm-1是苯环上C-H的弯曲振动峰。
[0061] 如图4所示为上述具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶材料的热失重 曲线。在150°C左右该液晶材料开始缓慢热分解,之后其主链开始逐步分解,温度达到310°C 后热分解加快;该液晶材料在热失重5%、10%和50%的温度分别为257°(3,318°(3和658°(3, 在800°C时失重为56%,由此说明该聚芳酯液晶材料具有较好的热稳定性。
[0062] 如图5所示为上述具有光电活性的含偶氮和苯胺链段的聚芳酯液晶材料的循环伏 安(CV)曲线。该曲线显示所述聚芳酯液晶材料在270mV/325mV处和430mV/500mV处有两对氧 化还原峰,说明所述聚芳酯液晶材料与苯胺齐聚物具有相似的电活性。270mV/325mV处的氧 化还原峰对应所述聚芳酯液晶材料在全还原态和半氧化态之间的转化,430mV/500mV处的 氧化还原峰则对应所述聚芳酯液晶材料在半氧化态和全氧化态之间的转化。
[0063] 如图6所示为上述具有光
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