[發(fā)明專利]一種透明聚酰亞胺材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410660399.6
• 申請(qǐng)日: 2014-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN104478788A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周雨生;梁云靜;李士東;胡葆華;李韶濤;遲鵬利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煙臺(tái)萬潤精細(xì)化工股份有限公司
• 主分類號(hào): C07D209/48
• 分類號(hào): C07D209/48;C08G73/10
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚酰亞胺及其制備領(lǐng)域，具體涉及一種透明聚酰亞胺材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著光電技術(shù)的發(fā)展，光電產(chǎn)業(yè)對(duì)超薄化、柔性化的需求逐漸提高。傳統(tǒng)的透明基板如玻璃因?yàn)樵诩庸ぁ⑦\(yùn)輸上的不方面性及自身硬碎特性而無法滿足此需求。其他透明材料如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物在光學(xué)、力學(xué)乃至化學(xué)穩(wěn)定性均能滿足超薄化及柔性化的需求，但其耐熱性能較弱，不能達(dá)到光電器件在加工過程諸如蒸鍍等高溫制程的耐熱要求，而透明聚酰亞胺材料具有優(yōu)異的耐熱性可滿足這一發(fā)展趨勢。

因?yàn)榫埘啺繁旧斫Y(jié)構(gòu)的特性，其分子內(nèi)及分子間易形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物(CTC)，從而導(dǎo)致聚酰亞胺薄膜的顏色呈黃色至棕色。目前為了提高聚酰亞胺薄膜的透明性，一般有以下幾種方式：1)引入含氟取代基或砜基等強(qiáng)吸電子基團(tuán)，利用其強(qiáng)電負(fù)性或吸電性抑制CTC的形成；2)用脂肪環(huán)代替芳香環(huán)，減少CTC的形成；3)在二胺的間位引入基團(tuán)，破壞整個(gè)分子鏈的共軛，減少CTC的形成。但目前仍未能完全避免CTC的形成。

本發(fā)明制備的聚酰亞胺二胺單體2-(3，5-二氨基苯基)-4，5，6，7-(四氟異吲哚啉)-1，3-二酮分子中存在氟原子，同時(shí)兩個(gè)氨基的間位引入強(qiáng)吸電子基團(tuán)，可以有效降低二胺分子的給電子能力，從而抑制了分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的形成，而此二胺結(jié)構(gòu)的特殊性也增加了分子鏈間的距離，減少分子間共軛作用，顯著提高了聚酰亞胺的透明性能，同時(shí)因?yàn)樵摱方Y(jié)構(gòu)的特殊性，所得聚酰亞胺溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺，后續(xù)成膜工藝只需在較低溫度(不超過250℃)將溶劑蒸掉即可。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種透明聚酰亞胺材料及其制備方法，應(yīng)用本發(fā)明方法制備的透明聚酰亞胺材料具有優(yōu)異的光學(xué)透過率、良好的耐熱性以及優(yōu)異的溶解性等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明了還提供了用于制備透明聚酰亞胺材料的聚酰亞胺二胺單體及其制備方法，氟原子和強(qiáng)吸電子基團(tuán)，抑制了分子內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物的形成，減少分子間共軛作用，顯著提高了聚酰亞胺的透明性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種聚酰亞胺二胺單體，即2-(3，5-二氨基苯基)-4，5，6，7-(四氟異吲哚啉)-1，3-二酮，具有如下結(jié)構(gòu)：

一種聚酰亞胺二胺單體的制備方法，包括以下步驟：

1)將四氟鄰苯二甲酸、3,5-二硝基苯胺按照摩爾比1:1混勻，加入過量冰醋酸混勻，通氮?dú)饣亓鳡顟B(tài)下進(jìn)行反應(yīng)，所述反應(yīng)條件為125-130℃，反應(yīng)8-10h；反應(yīng)完畢后，降溫至室溫，將所述反應(yīng)液抽濾，得到濾餅，將所述濾餅用無水乙醇洗滌并真空烘干，得到黃色粉末為2-(3，5-二硝基苯基)-4，5，6，7-(四氟異吲哚啉)-1，3-二酮；

2)將步驟1)中得到的2-(3，5-二硝基苯基)-4，5，6，7-(四氟異吲哚啉)-1，3-二酮與鈀碳、四氫呋喃按重量比為1.0：0.3：50的比例混勻，置于高壓反應(yīng)釜進(jìn)行高壓反應(yīng)，壓力5-10atm，溫度40-50℃，反應(yīng)8-10h；反應(yīng)完畢后，將所述反應(yīng)液抽濾，用于去除鈀碳，得到濾餅，將所述濾餅用無水乙醇洗滌并真空烘干，得到2-(3，5-二氨基苯基)-4，5，6，7-(四氟異吲哚啉)-1，3-二酮，即為所述聚酰亞胺二胺單體。

上述方法的工藝路線如下，其中四氟鄰苯二甲酸用化合物A表示，3,5-二硝基苯胺用化合物B表示，2-(3，5-二硝基苯基)-4，5，6，7-(四氟異吲哚啉)-1，3-二酮用化合物C表示，2-(3，5-二氨基苯基)-4，5，6，7-(四氟異吲哚啉)-1，3-二酮用化合物D表示：

一種透明聚酰亞胺材料，具有如下結(jié)構(gòu)式：

其中，A為二酐殘基，Ar為二胺殘基，n、m為1-1000的整數(shù)。

所述聚酰亞胺材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為300-368℃；10-12微米薄膜在450nm處的光透過率為90-96％；所述聚酰亞胺材料溶于N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺中一種或幾種。

一種透明聚酰亞胺材料的制備方法，包括以下步驟：

1)氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將所述芳香二胺和所述聚酰亞胺二胺單體按照摩爾比1.0：0.05-0.5加入至極性非質(zhì)子溶劑中，攪拌，得到混合溶液；

2)將二酐加入步驟1)中得到的混合溶液中進(jìn)行縮聚反應(yīng)，所述二酐與二胺的摩爾比為1.0:1.0-1.33，室溫反應(yīng)6-24h，得到重量比10-25％的聚酰胺酸溶液；