專利名稱：含咪唑基芳香二胺及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類新型的含咪唑基芳香二胺及其制備方法，以制備的這類物質(zhì)為單體原料，可以制備多種含有咪唑基的高性能聚合物，如聚酰胺、聚酰亞胺等。
背景技術(shù)：
聚苯并咪唑是一類具有優(yōu)異熱穩(wěn)定性、高機(jī)械強(qiáng)度和模量、極好的化學(xué)穩(wěn)定性 (尤其是耐酸和耐堿性)、良好阻燃性、紡絲和成膜性能俱佳的高性能聚合物材料，在航空航天、軍事、消防、燃料電池等領(lǐng)域獲得了廣泛的研究和應(yīng)用。但聚苯并咪唑難溶、難熔， 加工性能很差，因而限制了其在工業(yè)上的應(yīng)用。在聚合物的結(jié)構(gòu)中引入醚鍵或鏈烴等基團(tuán)雖然可以改善其加工性能，但其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度等往往顯著下降。另一方面，聚酰亞胺、聚酰胺等也是著名的高性能材料，它們具有高熱穩(wěn)定性、高機(jī)械強(qiáng)度和模量、耐輻射、良好成膜性和優(yōu)異電學(xué)性能等優(yōu)點，很多聚酰亞胺、聚酰胺在非質(zhì)子有機(jī)溶劑中具有良好的溶解性，因此加工性能較好，但這些材料的耐酸、耐堿性和紡絲性能較差，將聚苯并咪唑和聚酰亞胺等的結(jié)構(gòu)融合起來有望得到結(jié)合兩者優(yōu)點的新型材料。例如，公開號為 CN101200822A的中國發(fā)明專利報道了含咪唑基聚酰亞胺纖維比相應(yīng)的不含咪唑基聚酰亞胺纖維有著更好的力學(xué)性能和耐熱性能；此外，文獻(xiàn)J. Membr. Sci. 2009，326，708-713報道說，咪唑基的引入還可以賦予聚酰亞胺薄膜更好的抗自由基氧化性能，從而提高燃料電池的使用壽命。含咪唑基聚酰亞胺通常由二元酸酐與含咪唑基二胺單體縮聚而成，含咪唑基聚酰胺則可由芳香二元酸酐與含咪唑基二胺單體縮聚而成，因此，含咪唑基二胺是制備這兩類材料的關(guān)鍵單體原料，但到目前為止，含咪唑基二胺單體種類極少，限制了含咪唑基聚合物品種的發(fā)展。多年來，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直致力于研究合成新的含咪唑基芳香二胺單體，以豐富聚合物的種類，提高聚合物的性能，滿足實際應(yīng)用需求。公開號為CN10159U99A 的中國發(fā)明專利中公開了兩種含側(cè)咪唑基二胺單體及其制備方法，由它們所制備的磺化聚酰亞胺在質(zhì)子交換膜燃料電池領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景，制備這兩種含側(cè)咪唑基二胺單體所需的原料價格低廉，反應(yīng)條件溫和，但需通過多步化學(xué)反應(yīng)制得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一類含咪唑基芳香二胺及其制備方法，由商業(yè)化原料通過一步反應(yīng)直接制得，工藝簡單，成本低廉，所制得的這類二胺單體可以制備多種含咪唑基的聚合物，如含咪唑基聚酰亞胺、含咪唑基聚酰胺等，不僅可以豐富聚合物的種類，咪唑基的引入也可以提高聚合物的某些性能。為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明從分子設(shè)計和實際應(yīng)用的角度出發(fā)，以芳香四胺和氨基苯甲酸為原料，在多聚磷酸介質(zhì)中，通過羧基與鄰二氨基之間反應(yīng)形成咪唑環(huán)，制備得到一類新的含咪唑基芳香二胺，其化學(xué)名稱分別為2，2’-雙(4-氨基苯基)-5，5’-聯(lián)苯并咪唑， 2，2’-雙(3-氨基苯基)-5，5’-聯(lián)苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙 (3-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)吡啶并咪唑或2，2’-雙(3-氨基苯基)吡啶并咪唑，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示
權(quán)利要求
1.一類含咪唑基芳香二胺的制備方法，其特征在于具體合成步驟如下首先配制五氧化二磷質(zhì)量濃度為80-90%的多聚磷酸作為反應(yīng)介質(zhì)；在惰性氣體的保護(hù)下，在反應(yīng)介質(zhì)中加入0. 1摩爾的芳香四胺單體使之溶解，然后加入0. 2-1摩爾的氨基苯甲酸，構(gòu)成反應(yīng)溶液，所加入的這兩種原料在反應(yīng)溶液中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%-50% ；將反應(yīng)溶液在140-200°C下反應(yīng)1-40小時；反應(yīng)結(jié)束后，趁熱將反應(yīng)物傾倒到碎冰中，所析出的固體先用堿性溶液洗滌，除去固體中殘留的磷酸，然后用去離子水洗至中性，于真空下烘干， 獲得目標(biāo)產(chǎn)物含咪唑基芳香二胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的含咪唑基芳香二胺的制備方法，其特征在于步驟中所述的芳香四胺單體為3，3’ - 二氨基聯(lián)苯胺，1,2,4,5-四氨基苯或2，3，5，6-四氨基吡啶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的含咪唑基芳香二胺的制備方法，其特征在于步驟中所述的氨基苯甲酸為3-氨基苯甲酸或4-氨基苯甲酸。
4.采用權(quán)利要求2和3的方法制備的一類含咪唑基芳香二胺，其特征在于所制備的含咪唑基芳香二胺為2，2’_雙(4-氨基苯基)-5，5’_聯(lián)苯并咪唑，2，2’_雙(3-氨基苯基)_5， 5’ -聯(lián)苯并咪唑，2，2’ -雙(4-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’ -雙(3-氨基苯基)苯并咪唑， 2，2’ -雙(4-氨基苯基)吡啶并咪唑或2，2’ -雙(3-氨基苯基)吡啶并咪唑，其具體化學(xué)結(jié)構(gòu)式分別為
全文摘要
本發(fā)明公開了一類含咪唑基芳香二胺及其制備方法，以芳香四胺和氨基苯甲酸為原料，在多聚磷酸介質(zhì)中，通過羧基與鄰二氨基之間反應(yīng)形成咪唑環(huán)，制備得到了2，2’-雙(4-氨基苯基)-5，5’-聯(lián)苯并咪唑，2，2’-雙(3-氨基苯基)-5，5’-聯(lián)苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙(3-氨基苯基)苯并咪唑，2，2’-雙(4-氨基苯基)吡啶并咪唑或2，2’-雙(3-氨基苯基)吡啶并咪唑。它們是一類新型的含咪唑基的芳香二元胺。這種新型含咪唑基的芳香二元胺是制備多種聚酰胺、聚酰亞胺的重要單體原料，豐富了含咪唑基芳香二胺和聚合物的種類，在高性能纖維和燃料電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號C07D487/04GK102180838SQ20111006088
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者徐宏, 徐楠, 房建華, 李威, 范晨亮, 郭曉霞 申請人:上海交通大學(xué)