[發明專利]一種綜合性能優異的熱塑性聚酰亞胺及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110418772.7
• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113072703A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉儀;范琳;許曉洲;何民輝;莫松
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 叢洪杰

本發明涉及一種綜合性能優異的熱塑性聚酰亞胺及其制備方法與應用，屬于聚酰亞胺技術領域，解決了現有的熱塑性聚酰亞胺良好的熔融工藝性與高耐熱性難以兼得的問題。熱塑性聚酰亞胺的制備原料包括含氟芳香二酐、間苯二胺、具有大體積結構的剛性芳香二胺以及非反應性封端劑。制備方法包括制備聚酰胺酸溶液→制備聚酰亞胺溶液→制備聚酰亞胺懸濁液→后處理得到聚酰亞胺粉末。本發明的熱塑性聚酰亞胺樹脂可作為耐高溫工程塑料、復合材料基體樹脂或復合材料層間增韌組分，應用于航空航天、汽車制造、電力電器以及微電子等領域。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺技術領域，尤其涉及一種綜合性能優異的熱塑性聚酰亞胺及其制備方法與應用，更具體地涉及兼具良好的熔融工藝性能、突出耐熱性和優異力學性能的熱塑性聚酰亞胺及其制備方法與應用。

背景技術

熱塑性聚酰亞胺(TPI)由于具有突出的力學性能、良好的耐熱性能、高尺寸穩定性以及高抗蠕變性能，因此廣泛地應用于航空航天、汽車制造、電力電器以及微電子等高新技術領域。目前商業上廣泛應用的熱塑性聚酰亞胺雖具有優異的熔融加工性能，但因其主鏈結構中普遍存在醚鍵或脂肪鏈段等柔性結構而表現出較低的玻璃化轉變溫度(T_g)，難以滿足材料在250℃以上高溫下長期使用的要求，嚴重制約了熱塑性聚酰亞胺樹脂的應用潛力。

現有技術中有通過在聚醚酰亞胺中引入剛性芳雜環結構制備了T_g在290-330℃的熱塑性聚酰亞胺，但剛性結構引入使得樹脂熔融成型工藝性變差，樹脂需在高溫高壓下長時模壓成型。也有通過將具有對稱結構的單體4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐與4,4'-二氨基二苯醚均聚制備了兼具良好耐熱性與力學性能的熱塑性聚酰亞胺樹脂，但是聚酰亞胺分子鏈間強相互作用以及高堆積密度導致樹脂成型困難，樹脂成型壓力高達35-85MPa。上述以犧牲熱塑性聚酰亞胺成型工藝性為前提來改善其耐熱性技術方案難以實現熱塑性聚酰亞胺樹脂成型工藝性與耐熱性的兼容。

此外，在高性能工程塑料及復合材料應用領域，通常需要將樹脂制備成粉末狀以便于成型加工或與其它材料進行復合。目前常用的熱塑性聚酰亞胺粉末制備方法主要有沉析-粉碎法以及高壓霧化析出法等。但制備得到的樹脂粉末形狀與大小均一性較差，或者需要特定的機械設備且會產生大量廢液。因此上述技術手段難以簡單高效地制備出高質量的熱塑性聚酰亞胺粉末。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種綜合性能優異的熱塑性聚酰亞胺及其制備方法與應用，用以解決現有的熱塑性聚酰亞胺良好的熔融工藝性與突出的耐熱性難以兼得的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一方面，本發明提供了一種兼具良好的熔融工藝性能和突出的耐熱性的熱塑性聚酰亞胺，制備原料包括含氟芳香二酐、第一芳香二胺、第二芳香二胺以及封端劑，所述聚酰亞胺具有下述的通式I：

其中，所述第二芳香二胺包括具有大體積結構的剛性芳香二胺，R為選自下述具有大體積結構的剛性芳香二胺中的至少一種：

可選地，所述含氟芳香二酐為4,4'-(六氟亞異丙基)雙鄰苯二甲酸酐(6FDA)，所述第一芳香二胺為間苯二胺(m-PDA)，所述第二芳香二胺包括2,5-二氨基三氟甲苯(25DBTF)、3,5-二氨基三氟甲苯(35DBTF)、4,4'-二氨基-2,2'-雙三氟甲基聯苯(TFDB)、4,4'-二氨基-2,2'-二氯聯苯(DCBZ)、9,9-雙(4-氨基苯基)芴(BAFL)、9,9-雙(4-氨基-3-氟苯基)芴(FFDA)、9,9-雙(4-氨基-3-氯苯基)芴(BACFL)、α,α-雙(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-苯甲烷(BAPM)、α,α-雙(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(4'-氟苯基)甲烷(BAFM)和α,α-雙(4-氨基-3,5-二甲基苯基)-1-(3',4',5'-三氟苯基)甲烷(BATFM)中的至少一種，所述封端劑為非反應性封端劑，優選為鄰苯二甲酸酐(PA)。