含咔唑和吩噻嗪的聚双吡啶盐的合成与性质研究

摘要

聚双吡啶盐是一种具有很多特殊性质的离子聚合物，这类聚合物完全共轭时，具有很好的热稳定性。这类聚合物材料有很好的氧化-还原性能，它可用作电子交换膜，离子交换膜，离子导体，电致变色器件，光致变色器件等。近来也发现这类聚合物具有液晶性质，在实际应用方面可能有很好的前景。
　　 本论文创新地将咔唑和吩噻嗪结构单元引入聚双吡啶盐中，首先合成了一系列吩噻嗪二胺和咔唑二胺，通过环转化聚合反应，制备了含有咔唑和吩噻嗪的聚双吡啶盐；在制备聚合物的过程当中，鎓盐单体(M)的纯度对聚合物的收率会有很大的影响。因此在合成单体鎓盐(M)时，开始选择用BF4-作为阴离子时，由于溶解性不好很难提纯。而后来改为用TsO-时，用核磁NMR积分的研究方法得知单体鎓盐的纯度比较高。在合成烷基取代吩噻嗪二胺类单体的过程中，硝化还原这一步产率比较低，这可能是吩噻嗪自身有氧化还原性有关。聚合反应是通过环转化聚合进行的，在制备过程中发现水对聚合反应影响比较大，通过不断加入甲苯，与水形成共沸物从而把水除去，聚合物的分子量有所提高。由于这类聚合物由于只溶于DMSO和甲醇。所以采用的是用MODI-TOF方法对其的分子量进行测定，结果发现为低聚物。用偏光显微镜研究发现，骨架上含咔唑结构的聚双吡啶盐具有液晶性质。通过对其紫外-可见光吸收，以及荧光发射光谱的研究，我们发现溶剂效应会使聚合物的紫外吸收强度降低，而使荧光强度增大。而浓度对聚合物的影响却不同，对于聚合物Ⅱ在DMSO中其紫外可见光的吸收强度是随着浓度的增加而增加的。但是对于聚合物Ⅰ-2，在DMSO中，溶液浓度的增加其紫外可见光的吸收强度没有特别大的影响。同时也发现随着激发波长的增加，荧光发射光谱的最大峰波长也会增大从而发生红移。