[發明專利]一種水分散聚酰胺酸顆粒的制備方法

無效

• 申請號: 200910066428.5
• 申請日: 2009-01-13
• 公開（公告）號: CN101463135A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 周宏偉;井晶;黨國棟;趙曉剛;陳春海
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C08J3/12
• 分類號: C08J3/12;C08L79/08;C08G73/10
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種水分散聚酰胺酸顆粒的制備方法，該聚酰胺酸顆粒在聚酰亞胺環保材料方面具有廣泛的應用。

背景技術

特種工程塑料聚酰亞胺由于其具有優異的熱性能、力學性能、耐腐蝕等性能，在各種工程領域得到了廣泛的應用，但是這種高性能聚合物不溶于一般的有機溶劑，因而大多數聚酰亞胺的制備是經由溶解性稍好的前軀體—聚酰胺酸進一步加入催化劑和脫水劑或加熱脫水亞胺化形成。聚酰胺酸(PAA)可溶于N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N’-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-1-吡咯烷酮(NMP)等少數幾種強極性非質子溶劑，但是在加工和使用過程大量有機溶劑的使用對環境和人體造成的傷害較大。為了增加聚酰胺酸在普通環保溶劑，如乙醇、丙酮和水中的分散性或者溶解性，大量的研究和報道都集中于聚合物結構的改進上，包括磺化、加入大體積側基和與其他物質的復合，但是這樣的改進一般都以犧牲聚合物的長期結構穩定性或者加工成本為代價。

發明內容

本發明的目的是制備一種水分散性聚酰胺酸顆粒材料及其制備方法。本發明在不改變聚合物結構的前提下，兼顧簡化加工工藝，制備了水分散性的聚酰胺酸粉末，制備工藝簡單，制備方法具有普適性，適用于大部分可溶性聚酰胺酸，制備方法經濟環保，在工業生產過程中所用溶劑均可回收再利用，大大降低了加工成本，制得的聚酰胺酸粉末可應用于聚酰亞胺環保材料，如環保涂料。

本發明是選擇一種二胺與一種二酐共聚，通過調配二酐和二胺的比例控制聚合物的分子量，再通過單酐的使用進一步控制聚合物的分子量；本發明所涉及的水分散聚酰胺酸顆粒制備包括如下兩個步驟：聚酰胺酸的合成及聚酰胺酸粉體的制備兩部分。

聚酰亞胺是以二胺和酐為原料，以強的極性非質子溶劑如N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N’-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-1-吡咯烷酮(NMP)等非易燃易爆溶劑作為溶劑，其結構式及反應式如下所示：

n代表聚合度，為正整數，

a、b、c為摩爾數，且滿足條件下述條件任一：

1)a+2b＝c；

2)b＝0，a：c＝0.1～5：1

其中Ar1為：

、、、、

或

Ar2為：

Ar3為：

本發明所使用的儀器是廣泛應用于干燥領域的噴霧干燥器，具體類型包括氣流式、壓力式、離心式、低壓混流式。

本發明生產過程中未添加任何表面活性劑，在簡單的工藝條件下得到了理想的結果。

本發明中得到的聚酰胺酸粉體形貌變化從微納米小球、變形顆粒到環形顆粒(30nm～20μm)，具有良好的水分散性，最大分散濃度可達25％，最低可達9.6％。

本發明得到水分散性聚酰胺酸顆粒的產率為20％～80％，在實際工業生產中添加多組回收裝置有望使產物的產率更高。

本發明所述的一種水分散聚酰胺酸顆粒的制備方法，其步驟如下：

A：氮氣保護下，取amol二酐單體溶于或分散于有機溶劑中，而后緩慢加入cmol二胺單體，于室溫下攪拌2～24小時，再加入bmol單酐，溶液中聚合物的固含量為0.1～40wt％，繼續于室溫下攪拌2～24小時，得到粘稠液體，即聚酰胺酸溶液；其中a+2b＝c，或b＝0時a：c＝0.1～5：1；

B：用有機溶劑稀釋所得聚酰胺酸溶液至固含量為0.01～10wt％，在噴霧干燥器內制備得到水分散聚酰胺酸粉體顆粒，噴霧干燥器的空氣壓縮機風速為10～25升/分鐘，噴霧器進口溫度為120～220℃，進樣速度為1.0～60轉/分鐘。

上述方法中所述的二胺單體為3，3’-二氨基二苯醚、3，4’-二氨基二苯醚、4，4’-二氨基二苯醚(4，4’-ODA)、1，3，-(3-氨基苯氧基)苯、1，4，-(4-氨基苯氧基)苯、1，4，-(3-氨基苯氧基)苯、1，3，-(4-氨基苯氧基)苯、苯代1，4，-(4-氨基苯氧基)苯、4，4’-二(3-氨基苯氧基)二苯甲酮(APBP)、1，3-亞苯基二(4-(4-胺苯氧基)苯)苯甲酮或1，3-二(3-氨基苯氧基-4-苯酰基)苯(BABB)。

上述方法中所述的二酐單體為3，3’，4，4’-聯苯四酸二酐(s-BPDA)、均苯四酸二酐(PMDA)、二苯醚四酸二酐(ODPA)、二苯酮四酸二酐(BTDA)、2，3’，3，4’-聯苯四酸二酐或2，3’，2，3’-聯苯四酸二酐。

上述方法中所述的單酐為4-乙炔苯酐、4-苯乙炔苯酐(PEPA)或苯酐。