[發(fā)明專利]一種微波可控斷裂碳氮鍵制備聚酰胺酸的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110671815.2
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113416346B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯相林;田梓賞;王玉琪;毛昳萱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號: C08J11/10
• 分類號: C08J11/10;C08L79/08
• 代理公司: 太原申立德知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發(fā)明提供了一種微波可控斷裂碳氮鍵制備聚酰胺酸的方法，具體包括：將聚酰亞胺樹脂與溶劑、堿性催化劑配制成降解體系，置于微波反應(yīng)器中進行降解反應(yīng)。降解完成后蒸出溶劑，加強酸得到聚酰胺酸。本發(fā)明利用堿性催化劑在微波條件下選擇性斷裂碳氮鍵，并控制催化劑用量可控生成聚酰胺酸，具有回收成本低、反應(yīng)條件溫和、可常壓降解、易于分離得到高附加值產(chǎn)品的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢舊高分子材料循環(huán)利用及資源化領(lǐng)域，具體涉及一種微波可控斷裂碳氮鍵制備聚酰胺酸的方法。

背景技術(shù)

聚酰亞胺樹脂是主鏈含有酰亞胺基團(─CO─N─CO─)的聚合物，用于柔性線路板等微電子器件的制備，其用作介電層進行層間絕緣，作為緩沖層可以減少應(yīng)力、提高成品率；在航天、航空器及軍事領(lǐng)域，聚酰亞胺樹脂是最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料。

聚酰胺酸是一種耐高溫、耐低溫、耐輻射、耐化學(xué)腐蝕、附著力強，柔韌性好、機械性能優(yōu)異、耐沖擊、防火不燃、綠色環(huán)保的高分子材料。聚酰胺酸的酰亞胺化較完全，PMDA—PDA聚酰亞胺薄膜的拉伸強度達到290MPa，故聚酰胺酸是制備聚酰亞胺樹脂的一個重要原料。通過可控斷裂廢棄聚酰亞胺(PI)樹脂的碳氮鍵制備聚酰胺酸(PAA)是一個極具經(jīng)濟效益的過程。

微波反應(yīng)加熱速度快，加熱效率高，省電節(jié)能，加熱均勻，加熱過程可即時控制。對不同物質(zhì)或不同含水量的物料在微波加熱過程中產(chǎn)生的溫升是不同的，含水量愈大，加熱愈快；反之，則愈慢。微波降解可常壓進行，反應(yīng)條件溫和，是一種環(huán)保節(jié)能高效的方式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決聚酰亞胺樹脂回收利用的技術(shù)問題，提供了一種微波可控斷裂碳氮鍵制備聚酰胺酸的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種微波可控斷裂碳氮鍵制備聚酰胺酸的方法，包括以下步驟：

將溶劑與堿性催化劑按比例配制成反應(yīng)體系Ι，將廢棄聚酰亞胺樹脂與反應(yīng)體系Ⅰ按比例混合并裝入圓底燒瓶，連接好回流裝置后置于微波反應(yīng)器進行加熱反應(yīng)；待反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，得到聚酰胺酸鹽溶液，將其進行旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，加酸得到聚酰胺酸溶液。

本發(fā)明利用堿性催化劑選擇性地斷裂碳氮鍵，并且通過控制堿性催化劑與聚酰亞胺重復(fù)單元的摩爾比可控降解聚酰亞胺樹脂，得到聚酰胺酸。此回收方法簡單易行，不產(chǎn)生二次污染。

進一步地，所述堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鋰、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、氫氧化三甲基·乙基銨中的任意一種。該方案選取的催化劑對碳氮鍵有較好的選擇性斷裂作用，并且可以改變摩爾比控制生成不同反應(yīng)產(chǎn)物。

再進一步地，所述溶劑為水或水與有機溶劑的混合溶液，其中有機溶劑為四氫呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙二胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、三乙胺、甲苯、間甲酚、三氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇中的任意一種。該方案選取的溶劑對聚酰亞胺樹脂降解具有較好的溶脹效果和反應(yīng)性能。

再進一步地，所述水與有機溶劑的質(zhì)量比為1:1～10。催化劑溶于水，解離出斷裂碳氮鍵所需的活性基團；有機試劑用于改善降解體系與聚酰亞胺樹脂的浸潤性，并溶解降解產(chǎn)物。

更進一步地，所述反應(yīng)體系Ⅰ中堿性催化劑的質(zhì)量分數(shù)為1～10％；所述的聚酰亞胺重復(fù)單元與堿性催化劑的摩爾比為1:1～10。該技術(shù)方案所述范圍內(nèi)，聚酰亞胺樹脂的降解較為充分。當(dāng)催化劑質(zhì)量分數(shù)太小時，催化劑的濃度過低，無法發(fā)揮其催化作用。當(dāng)催化劑質(zhì)量分數(shù)太大時，降解產(chǎn)物多為小分子單體，并且造成不必要的浪費，同時不利于后續(xù)分離步驟的進行。