[发明专利]含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其制备方法和由其制备的聚酰亚胺或聚酰胺

说明书

技术领域

本发明属于芳香族二胺及其制备方法和聚酰亚胺或聚酰胺技术领域，具体涉及含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺及其制备方法和由含邻苯二甲腈结构的芳香族二胺作为单体制备的含邻苯二甲腈侧基聚酰亚胺或聚酰胺。 

背景技术

聚酰亚胺(PI)是一类主链含酰亚胺环的高性能聚合物，由于其具有优异的热稳定性、机械性能、化学惰性、介电性能和耐辐射性能，早已以膜、涂层、纤维、塑料、胶粘剂和树脂基复合材料等商品形式在航空航天、电子工业等高技术领域得到了广泛应用。聚酰亚胺是利用芳香族的二酐和二胺通过缩聚反应制备的，其合成过程如下所示： 

芳香族二酐   芳香族二胺           芳香族聚酰亚胺 

聚酰亚胺主要可分为非交联性聚酰亚胺和热固性聚酰亚胺。与非交联性聚酰亚胺比较，热固性聚酰亚胺具有良好的加工性，且能相对保持聚酰亚胺优异的综合性能。目前，研究开发较多的热固性聚酰亚胺是含乙炔基团(U.S.Pat.No.4,098,767)和苯乙炔基团(U.S.Pat.No.5,412,066)的聚酰亚胺，含乙炔基团的聚酰亚胺，因乙炔基团的反应温度与酰亚胺齐聚物的熔融温度重叠，使其加工温度窗非常窄，从而限制了其在铸造厚壁或复杂形状复合材料制件中的应用，而含苯乙炔基团的聚酰亚胺，由于其中的苯乙炔基团的固化放热快，且可控性差，使制作的厚壁复合材料制件容易造成其热梯度过大，导致残余应力，使材料呈现脆性并易开裂。另外，由于制备乙炔封端基和苯乙炔封端基的聚酰亚胺中使用的三苯基磷/钯配体催化剂需在无水无氧条件操作，因而制备条件苛刻，成本非常高，限制了其应用的深度和广度。 

由邻苯二甲腈封端的衍生物固化所获得的酞菁树脂是另一类具有优异高温力学性能的高性能材料。虽然邻苯二甲腈的交联固化反应可控，能适用于不同复合材料的加工要求，且固化后的树脂具有优异的热性能和力学性能(Keller T.M.PolymerComposites，2004，25，554)，但是因Keller等报道的酞菁改性聚酰亚胺的研究主要集中在邻苯二甲腈封端型聚酰亚胺(Keller T.M.Polymer，1993，34，952.Keller T.M.Polymer Communications，1991，32，2)，其结构如下所示： 

而邻苯二甲腈封端型聚酰亚胺也存在以下的问题： 

(1)由于邻苯二甲腈单元处于聚合物链端，其反应活性受限于聚合物的分子量，分子量太大，邻苯二甲腈反应活性降低，难以形成有效的交联(U.S.Pat.No.5,132,396)，分子量过小，聚合物的交联密度又过大，将使聚合物呈现较大的脆性。 

(2)已有的邻苯二甲腈封端型聚酰亚胺，其分子量通常都在2000g/mol范围内，因此它的成膜性较差，限制了其在膜材和纤维领域里的应用。 

与聚酰亚胺类似，由芳香族二酰氯和二胺通过缩聚反应制备的芳香族聚酰胺也是一类高性能聚合物，其合成和结构通式如下所示： 

芳香族二酰氯               芳香族二胺                          芳香族聚酰胺 

由于传统的芳香族聚酰胺通常难熔难溶，很难加工，因而人们研究了很多改性手段以提高聚酰胺的加工性。这些改性手段主要包括在聚酰胺的主链上引入侧基(Meyer.M.R.Macromolecules，24，642)，这些手段虽然能显著提高聚酰胺的有机可溶性即加工性，但由于聚酰亚胺分子链刚性的降低，因而牺牲了聚酰胺优异的热性能、力学性 能和耐溶剂性能，限制了聚酰胺的应用范围。 

发明内容

本发明的目的之一是针对已有技术存在的问题，提供一种能用于制备聚酰亚胺和聚酰胺的新的含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺。 

本发明的目的之二是提供一种制备上述的含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺的方法。 

本发明的目的之三是提供一种由含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺和芳香二酐化合物制备而成的含邻苯二甲腈侧基的聚酰亚胺。 

本发明的目的之四是提供一种由含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺和二酰氯化合物制备而成的含邻苯二甲腈侧基的聚酰亚胺。 

本发明提供的含邻苯二甲腈侧基的芳香族二胺，该芳香族二胺的结构通式为： 

或 

中任一种， 

中任一种。