[发明专利]形成聚酰亚胺的组合物、制备方法及由其制备的制品

说明书

背景技术

聚酰亚胺，特别是聚醚酰亚胺(PEI)是具有大于180℃的玻璃化转变温度(Tg)的无定形、透明的高性能聚合物。聚醚酰亚胺进一步具有高强度、韧性、耐热性和模量、以及广泛的耐化学性，因此广泛应用于诸如机动车、通讯、航空航天、电气/电子、交通运输和医疗保健的各种工业。已证实聚醚酰亚胺在各种制造工艺中的通用性，证明适用于包括注射成型、挤出和热成型的技术以制备各种制品。

然而，它们通常是高粘度材料，并且高粘度结合高Tg可以阻碍在某些制造操作中使用聚醚酰亚胺，如复合材料和涂层的制造。例如，由于聚酰亚胺的高Tg，因此复杂部件或高度共形涂层(conformal coating，保形涂层)的形成需要高温，这可能与其他组分不相容。目前，使用含有机溶剂的聚合物溶液制备复合材料、涂层和薄膜，这增加了去除和再利用成本。残留溶剂在某些应用特别是电子工业中可以是进一步的问题。

因此，对于制备聚酰亚胺和包含聚酰亚胺的制品的新方法，特别是不依赖有机溶剂的方法，仍然存在连续不断的需要。

发明内容

形成聚酰亚胺的组合物(polyimide-forming composition，聚酰亚胺形成组合物)包含聚酰亚胺预聚物、胺和包括C_1-6醇的溶剂。

一种制备形成聚酰亚胺的组合物的方法包括加热C_1-6醇中的取代或未取代的C_4-40双酐(bisanhydride，二酐)以溶解双酐；添加取代或未取代的二价C_1-20二胺以形成聚酰亚胺预聚物；以及以有效使聚酰亚胺预聚物溶解于C_1-6醇中、或溶解于C_1-6醇和去离子水的溶液中、或溶解于去离子水中的量添加胺。

一种制备包含聚酰亚胺的制品的方法包括形成包含形成聚酰亚胺的组合物的预成型品(preform，预成型件，初制品)；并且在有效地酰亚胺化聚酰亚胺预聚物并且形成聚酰亚胺的温度和时间段下加热预成型品。

还公开了一种通过上述方法制备的制品。

通过以下详细描述来举例说明上述和其他特征。

具体实施方式

本文描述了不使用有机溶剂溶解聚酰亚胺的聚酰亚胺(例如，薄层或共形涂层)的制备方法。具体地，从包含聚酰亚胺预聚物、胺和包括C_1-6醇的溶剂的形成聚酰亚胺的组合物制备聚酰亚胺。本发明人意外地发现，可将胺加入到聚酰亚胺预聚物溶液以有效地将聚酰亚胺预聚物溶解于C_1-6醇中、或溶解于C_1-6醇和去离子水的溶液中、或溶解于去离子水中。形成聚酰亚胺的组合物可用于形成层或涂层，并且可原位酰亚胺化预聚物。该方法是环保的，并且可以获得非常薄的层。在另一个有利的特征中，可在不存在链终止剂的情况下形成聚酰亚胺，允许获得高分子量聚酰亚胺。可存在其他组分如交联剂、微粒(particulate，微粒状，颗粒)填料等。该方法不仅可用于层和涂层，而且可用于形成复合材料。

形成聚酰亚胺的组合物包含聚酰亚胺预聚物、胺和包括C_1-6醇的溶剂。

聚酰亚胺预聚物包含取代或未取代的C_4-40双酐和取代或未取代的二价C_1-20二胺，如在下文进一步详细描述的。双酐和二胺的相对比例可根据聚酰亚胺的期望性质而变化。使用过量的任何一种单体可导致具有官能化端基的聚合物。在一个实施方式中，双酐与二胺的摩尔比可以是1:1至1:1.3，优选地1:1至1:1.2或1:1至1:1.1。在另一个实施方式中，二胺与双酐的摩尔比是1:1至1:1.3，优选地1:1至1:1.2或1:1至1:1.1。

聚酰亚胺由式(1)的双酐制备

其中V是取代或未取代的四价C_4-40烃基，例如取代或未取代的C_6-20芳香族烃基、取代或未取代的直链或支链饱和或不饱和的C_2-20脂肪族基团、或取代或未取代的C_4-8亚环烷基或其卤代衍生物，特别是取代或未取代的C_6-20芳香族烃基。示例性芳香族烃基包括下式中的那些中的任何一个

其中W是-O-、-S-、-C(O)-、-SO₂-、-SO-、-C_yH_2y-，其中y是1至5的整数或其卤代衍生物(其包括全氟亚烷基)或如下式(2)所述的式T的基团。