[发明专利]结晶性热塑性聚酰亚胺模塑粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种新型聚酰亚胺模塑粉的制备技术，该材料在高性能热塑性材料方面具有广泛的应用。

背景技术

高性能工程塑料是六十年代发展起来的在各种工程领域得到广泛应用的性能优异的特种塑料。这些塑料一般按照加工方法来分类，可以分为两类，一类是热固性工程塑料，另一类为热塑性工程塑料。热固性工程塑料具有较高的使用温度，但在加工固定尺寸形状的铸件时存在一定的困难；热塑性工程塑料具有优异的加工性能，但使用温度较低，相对的加工温度则较高。常用的聚酰亚胺材料多采用液体形式的聚酰胺酸作为中间体进一步加工，不利于储存，并且在相继的加热亚胺化过程中蒸发溶剂留下的气孔常常降低产品的性能。而粉料状态的聚酰亚胺，俗称模塑粉，易于储存于运输，可以通过模压、挤出或注射加工成板、片、条以及各种形状复杂的块体材料，无溶剂存在，有利于优化加工工艺和提高产品性能。

发明内容

本发明的目的是制备一种新型热塑性聚酰亚胺模塑粉材料及其制备方法。本专利的特点：

(1)本发明是选择按不同比例混合的二胺与一种二酐无规共聚(或以不同比例混合的二酐与一种二胺的无规共聚反应)。

(2)本发明所涉及的聚酰亚胺制备包括如下两个步骤：聚酰胺酸的合成及聚酰亚胺模塑粉的制备两部分。

聚酰亚胺是以二胺和二酐为原料，以强的极性非质子溶剂如N，N`-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N`-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基-1-吡咯烷酮(NMP)等作为溶剂，其结构及制备方法为：

n代表摩尔数，0≤n≤1。

其中Ar1为：

或

其中Ar2、Ar3可以相同，也可以不相同，为：

或

模塑粉的制备方法如下：

氮气保护下，取一种二酐单体电磁搅拌下溶于溶剂中，然后缓慢加入二胺单体，二胺与二酐的的摩尔比为0.1～5：1，二胺可以为一种二胺单体，也可以是两种二胺单体的混合物，当为两种二胺单体的混合物时，其中一种二胺单体占混合二胺的摩尔比例为1～99％，溶液中固含量为5～40％，然后室温搅拌2～24小时，得到浅黄色透明粘稠液体，即聚酰胺酸溶液；

而后，在上述体系内加入带水溶剂，带水溶剂的体积是所使用溶剂的10％～60％；升温搅拌下，回流带水2～24小时，带尽体系内的水后再加热回流2～12小时；然后浓缩蒸馏体系内的溶剂，抽滤得到产物，产物洗涤后于真空烘箱中在100～300摄氏度下烘干，得到黄色粉末，即为结晶性热塑性聚酰亚胺模塑粉。

上述方法中所述的二胺单体为3，3’-二氨基二苯醚、3，4’-二氨基二苯醚、4，4’-二氨基二苯醚或1，3，-(3-氨基苯氧基)苯、1，4，-(4-氨基苯氧基)苯、1，4，-(3-氨基苯氧基)苯、1，3，-(4-氨基苯氧基)苯或苯代1，4，-(4-氨基苯氧基)苯，可为其中的一种，也可以为其中任意两种的组合，进一步地，一种二胺单体占混合二胺的摩尔比例为10～90％。

上述方法中所述的二酐单体为3，3’，4，4’-联苯四酸二酐、均苯四酸二酐(PMDA)、二苯醚四酸二酐(ODPA)、二苯酮四酸二酐(BTDA)、2，3’，3，4’-联苯四酸二酐或2，3’，2，3’-联苯四酸二酐。

上述方法中所述的溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，或是上述溶剂的两种或三种混合溶剂。

上述方法中所述的带水溶剂为甲苯、二甲苯、硝基苯或间甲酚。

上述方法中所述的洗涤溶剂为甲醇、乙醇或水，或是上述洗涤溶剂的两种或三种混合溶剂。

本发明通过升温带水的体系除去亚胺化过程中生成的水和聚酰胺酸体系中的溶剂，得到一种兼顾低加工成型温度和热学、力学性能优良的新型热塑性聚酰亚胺模塑粉材料。

附图说明

图1：实施例1～实施例11的得到的聚酰亚胺模塑粉的红外光谱图；

图2：实施例1～实施例11的得到的聚酰亚胺模塑粉的DSC扫描图。

图1是11种不同二胺比例(4，4’-二氨基二苯醚(4，4’-ODA)及1，3-(4-氨基苯氧基)苯(TPER))聚酰亚胺模塑粉的红外光谱图。从图中我们可以看到在1780cm^-1处出现了聚酰亚胺特有的吸收峰，2900-3200cm^-1处的聚酰胺酸特征峰消失，证实了芳香酰亚胺基团的存在，同时说明亚胺化程度比较完全。