1.一种含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺,其特征在于,所述黑色聚酰亚胺由二胺单体和二酐单体聚合而成,分子结构通式为:其中:m为5~10000,n为0~10000;
其中,X选自以下结构通式中的一种:
其中R1为H原子或脂肪族基团或芳香族基团;
其中R2为O或S或NH;
其中,当R2为NH时,R1必须为H原子;
其中R3为以下结构式中任意一种:
其中Y选自以下结构中的一种或一种以上:
其中Z选自以下结构式中的一种或一种以上:
2.根据权利要求1所述一种含吡咯并吡咯二酮结构黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,制备步骤包括:S1.二胺单体的制备:
S1‑1.合成单体1、单体2或单体3:
将2‑氰基噻吩或2‑氰基呋喃或2‑氰基吡咯加入叔戊醇钠溶液中,加热回流,滴加丁二酸二甲酯的叔戊醇溶液,反应后提纯、干燥,分别得到单体1、单体2或单体3,单体结构如下:S1‑2.合成单体4或单体5:
当R1不为H时,将步骤S1‑1中的单体1或单体2进行亲核取代反应,加入无机碱和含卤素的R1,搅拌并通入惰性保护气体,加热,回流反应后提纯、干燥,分别得到单体4或单体5,单体4和单体5具有如下结构特征:S1‑3.合成单体6、单体7、单体8、单体9、单体10或单体11:将步骤S1‑1中的单体1或单体2或单体3,或者步骤S1‑2中的单体4或单体5加入到溶剂中,加入溴化试剂,通过溴化反应后提纯、干燥分别得到单体6、单体7、单体8、单体9、单体10或单体11,它们具有如下结构特征:S1‑4.合成二胺单体:
将步骤S1‑3中的单体6、单体7、单体8、单体9、单体10或单体11分别和含有一个氨基和一个硼酸取代的R3单体加入到溶剂中,加入碱,搅拌并通入惰性保护气体,加热,加入催化剂回流反应后提纯、干燥,得到含吡咯并吡咯二酮结构的二胺单体;
S2.黑色聚酰亚胺的制备:
S2‑1.将S1中得到的含吡咯并吡咯二酮结构二胺单体与二酐单体,或S1中得到的含吡咯并吡咯二酮结构二胺单体、含Y结构的二胺单体与二酐单体,按比例溶于强极性非质子有机溶剂中,在一定温度下搅拌反应,得到均相、粘稠的聚酰胺酸胶液;
S2‑2.将S2‑1中得到的聚酰胺酸胶液进行酰亚胺化后得到高性能聚酰亚胺。
3.根据权利要求2所述一种含吡咯并吡咯二酮结构黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,所述步骤S1‑2和S1‑4中惰性保护气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述一种含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,所述步骤S1‑3中溴化反应的溴化试剂为N‑溴代琥珀酰亚胺、1,3‑二溴‑5,5‑二甲基海因、N‑溴邻磺酰苯酰亚胺、液溴中的一种或者几种。
5.根据权利要求2所述一种含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,所述步骤S1‑4中所述Suzuki反应的含有一个氨基和一个硼酸取代的R3单体为4‑氨基苯硼酸、3‑氨基苯硼酸、2‑氨基苯硼酸、6‑氨基吡啶硼酸、2‑氨基嘧啶‑5‑硼酸、[4‑(4‑氨基苯氧基)苯基]硼酸、4'‑氨基联苯‑4‑硼酸、3'‑氨基联苯‑4‑硼酸、4‑氨基萘‑1‑硼酸、5‑氨基萘‑1‑硼酸、6‑氨基萘‑2‑硼酸中的一种。
6.根据权利要求2所述一种含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,步骤S2‑1所述二胺单体与二酐单体添加的摩尔比为1:0.9~1:1.1,二胺单体与二酐单体总质量占聚酰胺酸胶液质量的2~50%。
7.根据权利要求2所述一种含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,步骤S2‑1中所述强极性非质子有机溶剂为N‑甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜、1,4‑二氧六环、N,N‑二甲基乙酰胺、N,N‑二甲基甲酰胺、间甲酚、四氢呋喃中的一种或一种以上。
8.根据权利要求2所述一种含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,步骤S2‑1中所述搅拌反应的温度为‑20~50℃,时间为0.5~72h。
9.根据权利要求1所述一种含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺的制备方法,其特征在于,步骤S2‑2中所述酰亚胺化为化学酰亚胺化或热酰亚胺化。
10.根据权利要求1‑9任一所述含吡咯并吡咯二酮结构的黑色聚酰亚胺,其特征在于,所述黑色聚酰亚胺应用于微电子、光电、军工和航空航天。