一种侧链带有苯胺链段的偶氮聚芳醚液晶材料及其制备方法_2

文档序号:9721667阅读:来源:国知局
) 2,6-二氟苯甲酰氯溶于120mL二氯甲烷中得溶液二,2,6-二氟苯甲酰氯的浓度约 为0.06g/mL,在冰浴(0~5°C)条件下将溶液二全部逐滴滴入溶液一中,滴加的同时通氮气 保护并快速搅拌,30min内滴加完毕;滴加完后,氮气保护下室温继续反应6h,然后抽滤并用 乙醚和蒸馏水洗涤3次(可以为乙醚洗一次、蒸馏水洗两次),最后一次洗涤后抽滤得到的固 体用二氯甲烷重结晶2次,最后在真空烘箱80°C下干燥24h,得到灰白色晶体8.6g,即为侧链 带有苯胺链段的双氟单体Ml,产率为60%。
[0041] (2)将3.07g(10mmol)偶氮间苯二甲酰氯溶于50mL二氯甲烷中得溶液三,其中偶氮 间苯二甲酰氯的浓度约为0.06g/mL;将2.228(20臟〇1)对氟苯胺和31111^(211]11]1〇1)三乙胺溶于 60mL二氯甲烷中,搅拌均匀得溶液四,其中对氟苯胺浓度约为0.03g/mL;将溶液三全部逐滴 加入到溶液四中,20min内滴加完毕,生成一种浅黄色溶液,之后室温下继续反应5h,抽滤并 用蒸馏水和二氯甲烷洗涤3次(可以为二氯四烷洗一次、蒸馏水洗两次),最后一次洗涤后得 到的固体在真空烘箱80°C左右干燥24h,得到浅黄色固体4.4g,即为主链带有偶氮基团的双 氟单体M2,产率为83 %。
[0042] (3)将1.62g(5mmol)双氟单体 Ml,2.28g(5mmol)双氟单体 M2和2.28g(10mmol)双酚 A溶于20mL二甲基亚砜溶剂中,并加入1.7g(12mmol)碳酸钾和8mL甲苯,通入氮气并快速搅 拌得反应溶液,其中双氟单体Ml、双氟单体M2和双酚A的在反应溶液中的总浓度约为0.22g/ mL,升温至140°C反应3h以通过共沸蒸馏除水,然后继续升温至180°C,蒸除甲苯后,继续反 应8h,反应完毕后混合物倒入500mL蒸馏水待聚合物沉淀,抽滤,蒸馏水洗涤多次,最终抽滤 得到的固体在真空烘箱80°C左右干燥24h,烘干后固体再用甲醇抽提30h左右至抽提液接近 无色,之后在真空烘箱80°C左右干燥24h,得到棕色固体5g,即为侧链带苯胺链段的偶氮聚 芳醚,产率为81 %。
[0043] 图1、2所示为实施例1步骤(1)中通过2,6_二氟苯甲酰氯与N-苯基对苯二胺进行酰 化反应得到的双氟单体Ml的质谱和红外谱图。图1所示质谱图中,在质荷比325.1152处、 347.0972处和363.0736处分别为目标单体的分子离子加氢峰、加钠峰和加钾峰,说明成功 合成了双氟单体Ml。图2所示红外谱图中,波数341 lcnf1和3380CHT1处为N-H的振动吸收峰, 3285cm-1处为酰胺结构中N-H的伸缩振动峰,3091cm- 1和3047cm-1处为苯环上的C-H的伸缩振 动峰,1623cm-1处为酰胺结构中C = 0的伸缩振动峰,1589cm-\ 1508cm-\ 1458cm-1处为苯环上 C = C的伸缩振动峰,HOOcnf1处为酰胺结构中C-N的伸缩振动峰,1313CHT1处为苯胺结构中 C-N的伸缩振动峰,1279cm-1处为C-F的伸缩振动峰,790cm-\756cm-\693cm-1处为苯环上C-H 的弯曲振动吸收峰。
[0044] 图3、4所示为实施例1的步骤(2)中通过偶氮间苯二甲酰氯与对氟苯胺进行酰化反 应得到的双氟单体Μ 2的质谱与红外谱图。图3所示的质谱图中,在质荷比4 5 7.14 91处、 479.1311处、495.1051处分别为目标单体的分子离子加氢峰、加钠峰和加钾峰,说明成功合 成了双氟单体M2。图4所示的红外谱图中,3268CHT 1处为酰胺结构中Ν-Η的伸缩振动吸收峰, 3066(31^1处为苯环上C-H的伸缩振动峰,1647CHT 1处为酰胺结构中C = 0的伸缩振动峰, 1607cm-\ 1577cm-\ 1506cm-1处为苯环上C = C的伸缩振动峰,1473cm-1处为N = N的伸缩振动 峰,ΗΟΘαιΓ1处为酰胺结构中C-N的伸缩振动峰,12090^1处为C-F的伸缩振动峰,817CHT 1、 71701^681(^1处为苯环上C-H的弯曲振动吸收峰。
[0045] 图5所示为实施例1步骤(3)中通过两种双氟单体Ml、M2与双酚A以1:1:2的摩尔比 例三元共聚得到的偶氮聚芳醚液晶材料的红外谱图。该红外谱图中,3383CHT 1处为N-H的伸 缩振动峰,3257cnf1处为酰胺结构中N-H的伸缩振动峰,3056CHT 1处为苯环上C-H的伸缩振动 峰,2976CHT1处为甲基中C-H的伸缩振动峰,1643CHT 1处为酰胺结构中N-H的伸缩振动峰, 1597cm-\ 1506cm-\ 1441cm-1处为苯环上C = C的伸缩振动峰,1473cm-1处为N = N的伸缩振动 峰,HOlcnf1处为酰胺结构中C-N的伸缩振动峰,1310CHT1处为苯胺结构中C-N的伸缩振动 峰,1230cm- 1处为芳醚键Ar-0-Ar的伸缩振动吸收峰,817cm-1、742cm-1、691 cm-1处为苯环上C-H的弯曲振动吸收峰。
[0046] 图6所示为按照实施例1中的方法合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚芳醚液晶材 料的循环伏安曲线。该曲线显示聚合物在476mV/499mV处有一对氧化还原峰,因为聚合物侧 链上为苯胺二聚体,因此只存在全还原态和全氧化态,476mV/499mV处的氧化还原峰对应聚 合物在全还原态和全氧化态之间的转化。
[0047] 如图7所示为按照实施例1中的方法合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚芳醚液晶 材料的紫外光谱曲线。随着紫外灯照射时间的增长,聚合物溶液在波长300nm处的吸光度逐 渐减小,对应反式偶氮苯基团及共辄苯环体系的跃迀;而在416nm处的吸光度逐渐增 大,对应顺式偶氮苯基团的η-π*跃迀。紫外光照12min后偶氮苯基团的顺反异构化过程基本 达到稳定,此后曲线无明显变化。
[0048] 如图8所示为按照实施例1中的方法合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚芳醚液晶 材料的热失重曲线。该曲线显示:在140°C左右偶氮聚芳醚开始缓慢热分解;温度达到290°C 后热分解加快,对应聚合物链段的分解。聚合物在失重5%,10%和50%处的温度分别为280 °(3、345°(3、759°(3,在800°(3时聚合物失重53%,由此说明合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚 芳酿液晶材料具有良好的热稳定性。
[0049] 图9所示为按照实施例1中的方法合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚芳醚液晶材 料的液晶相态图。在正交偏振光照射下,合成偶氮聚芳醚在N,N-二甲基乙酰胺溶液中表现 出溶致液晶性能,形成各向异性棒状织构。
[0050] 下表1所示为按照实施例1中的方法合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚芳醚液晶 材料在不同溶剂中的溶解性情况。通过取〇.2g聚合物加入10mL溶剂中进行测定,测定温度 在20°C。测试结果说明聚合物在极性较大溶剂中溶解性良好。
[0051] 表1:本发明合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚芳醚在不同溶剂中的溶解性
[0052]
[0053] 注:1 :acetone为丙酮,methanol为甲醇,CH2CI2为二氯甲烧,THF为四氢咲喃,DMAc 为N,N-二甲基乙酰胺,匪P为N-甲基吡咯烷酮。2: +表示可溶,+-表示部分溶解,-表示不溶 解。
[0054] 经检测,实施例1中合成的侧链具有苯胺链段的偶氮聚芳醚的数均分子量Μη为 20094,分子量分布(Mw/Mn)为1.98。
[0055] 实施例2
[0056] -种侧链带有苯胺链段的偶氮聚芳醚液晶材料的制备:
[0057] (1)将7.36g(40mmol )N-苯基对苯二胺和8.3mL(60mmol)三乙胺溶于100mL干燥的 二氯甲烷溶剂中,搅拌均匀得溶液一,其中N-苯基对苯二胺的浓度约为0.05g/mL;将10.6g (60mmol) 2,6-二氟苯甲酰氯溶于200mL二氯甲烷中得溶液二,2,6-二氟苯甲酰氯的浓度约 为0.05g/mL,在冰浴(0~5°C)条件下将溶液二全部逐滴滴入溶液一中,滴加的同时通氮气 保护并快速搅拌,45min内滴加完毕;滴加完后,氮气保护下室温继续反应5h,然后抽滤并用 乙醚和蒸馏水洗涤3次(可以为乙醚洗一次、蒸馏水洗两次),最后一次洗涤后抽滤得到的固 体用二氯甲烷重结晶2次,最后在真空烘箱80°C下干燥24h,得到灰白色晶体8.7g,即为侧链 带有苯胺链段的双氟单体Ml,产率为62%。
[0058] (2)将3.07g(10mmol)偶氮间苯二甲酰氯溶于75mL二氯甲烷中得溶液三,其中偶氮 间苯二甲酰氯的浓度约为0.04g/mL;将2.33g(21mmol)对氟苯胺和2.14mL( 15mmol)三乙胺
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