[發明專利]一種半芳香族聚酰亞胺的合成方法及其應用

有效

• 申請號: 201710390080.X
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107082881B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 王進;高敬民;王文志;彭博;胡天輝;姜其斌;李鴻巖
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08L77/02;C08L79/08
• 代理公司: 43213 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 楊斌

一種半芳香族聚酰亞胺的合成方法，包括如下步驟：(1)二酐單體與醇發生酯化反應得到芳香族四元酸二元酯；(2)二胺單體與芳香族四元酸二元酯中，得到二元酯的羧酸胺鹽；(3)二元酯的羧酸胺鹽通過噴霧干燥得到白色粉末狀固體；(4)白色粉末狀固體加入到水中，在高壓反應釜中充分反應，制備得到產物a；(5)產物a經離心分離，再采用淋洗劑對固體產物進行洗滌；(6)將洗滌后的固體產物，在氮氣氛圍下干燥，得到半芳香族聚酰亞胺。本發明制備的聚酰亞胺用于改性尼龍材料，可以明顯提高改性尼龍材料的電氣絕緣性能與彎曲強度，且能降低吸水性。

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，尤其涉及一種半芳香族聚酰亞胺的合成方法及其應用。

背景技術

聚酰亞胺由于其具有優異的耐高溫、耐低溫、耐溶劑、耐輻射、突出的力學強度和介電性能等，所以被廣泛應用于航空、航天、汽車、電子、電器等許多高新技術領域。通常情況下，聚酰亞胺需要采用例如N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等強極性溶劑，通過低溫溶液縮聚來合成。上述高沸點有機溶劑的使用，由于溶劑與聚酰亞胺材料之間強的氫鍵作用，產品中殘留的高沸點有機溶劑難以除盡，且有機溶劑與聚酰亞胺的分離和回收，衍生出很多工藝過程，耗時、耗能且增加了產品的成本。此外，部分溶劑在聚酰亞胺材料成型過程中揮發到環境中，對人類賴以生存的環境造成了嚴重的污染和破壞。

發明專利CN200810201841.3和CN 201110028354.3分別公開了一種水相合成熱塑性、熱固性聚酰亞胺的方法。該方法將二酐、催化劑、二胺和水與封端劑機械攪拌混合后，以1～5℃/min的升溫速度分別升溫至135～180℃、180～250℃進行反應，然后將所得產物進行分離、洗滌、干燥，即得到聚酰亞胺材料。但是該發明專利采用貴金屬催化劑或者過渡金屬的鹽類催化劑，反應結束后，催化劑難以去除，殘留在聚酰亞胺材料中的催化劑在高溫下會造成聚酰亞胺材料不同程度的降解，并且金屬離子的存在對聚酰亞胺的電氣性能有明顯的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種無催化劑、綠色環保的半芳香族聚酰亞胺材料的合成方法及其應用。

為實現本發明的目的，本發明提供一種半芳香族聚酰亞胺的合成方法，包括如下步驟：

(1)將二酐單體與醇發生酯化反應，得到芳香族四元酸二元酯；

(2)在攪拌條件下，將二胺單體加入到步驟(1)中制備得到的芳香族四元酸二元酯中，制備得到二元酯的羧酸胺鹽；

(3)將步驟(2)中制備得到的二元酯的羧酸胺鹽通過噴霧干燥得到白色粉末狀固體；

(4)在攪拌條件下，將上述步驟(3)中得到白色粉末狀固體緩慢地加入到水中，充分溶解并過濾，將濾液加入到高壓反應釜中，再開動攪拌，在加熱條件下充分反應，制備得到產物a；

(5)將步驟(4)中得到的產物a經離心分離得到固體產物，再采用淋洗劑對固體產物進行洗滌；

(6)將步驟(5)洗滌后的固體產物，在氮氣氛圍下高溫熱亞胺化，得到半芳香族聚酰亞胺。

上述合成方法中，優選的，所述步驟(1)中，所述酯化反應的溫度為所述醇的沸點溫度。

上述合成方法中，優選的，所述步驟(1)中，所述醇是過量的，醇一方面作為溶劑，另一方面作為反應物參與反應。

上述合成方法中，優選的，所述步驟(1)中，所述醇為經除水處理的醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一種或者幾種，所述二酐單體為均苯四甲酸二酐、4,4’-氧雙鄰苯二甲酸酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐、4,4’-(4,4’-異丙基二苯氧基)雙(鄰苯二甲酸酐)和聯苯四甲酸二酐中的一種或者幾種。醇經過除水處理，可以防止酸酐及生成的酯水解，使得芳香族四元酸二元酯產率更高。