[发明专利]一种含双碳硼烷的热固性聚酰亚胺材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种含双碳硼烷的二胺化合物，其特征在于，具有如下结构：

2.制备权利要求1所述的含双碳硼烷的二胺化合物的方法，其特征在于，反应历程如下所示：

包括如下步骤：

(1)按照化合物1：碳硼烷乙腈络合物＝1：(1.5-3)的摩尔比，使二者于90-120℃反应，得化合物2；

(2)按照化合物2：对氟硝基苯＝1：(1.5-3)的摩尔比，在氢化钠作用下，于冰浴条件下反应，得化合物3；

(3)以氯化亚锡为还原剂，使化合物3与氯化亚锡按照1：(1-2)的摩尔比，于70-90℃反应，即得化合物4。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)-(3)反应均在溶剂中进行，其中，步骤(1)和(2)中，以甲苯为溶剂，步骤(3)中，以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂。

4.一种含碳硼烷的聚酰亚胺低聚物，其特征在于，具有式I所示结构：

其中，n为0，1，2，Ar代表芳香环。

5.制备权利要求4所述含碳硼烷的聚酰亚胺低聚物的方法，其特征在于，反应历程为：

反应步骤为：以含双碳硼烷的二胺化合物、4-苯乙炔苯酐和二酐类化合物为原料，三者先反应得到化合物聚酰胺酸；所述聚酰胺酸经亚胺化反应，即得式I化合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)惰性气体保护下，先使含双碳硼烷的二胺化合物与二酐类化合物于室温下反应，然后加入封端剂4-苯乙炔苯酐，继续反应，即得聚酰胺酸溶液；

(2)向所述聚酰胺酸溶液中加入乙酸酐和三乙胺，于室温下反应，即得所述聚酰亚胺低聚物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述反应在溶剂中进行，所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述二酐类化合物选自均苯四酸二酐，3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐，或2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐中的一种。

9.一种热固性聚酰亚胺材料，其特征在于，以式I化合物为原料，在热的作用下交联固化而成。

10.根据权利要求9所述的热固性聚酰亚胺材料，其特征在于，所述交联固化在如下条件下进行：在30min内，使温度从室温升至310-330℃，保温5-15min；继续升温至360-380℃，保温1.5-2.5h，自然冷却，即得。

11.一种聚酰亚胺复合材料，其特征在于，先将权利要求5中得到的聚酰胺酸的溶液涂于高分子材料上，得预浸料；然后加热所述预浸料，即得。

12.根据权利要求11所述的聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述高分子材料选自碳纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维中的一种。

13.根据权利要求11所述的复合材料，其特征在于，采用如下方法制备而成：

(1)制备碳纤维预浸料：将固含量为40-50％的聚酰胺酸溶液单向涂于碳纤维上，静置除去大部分溶剂，即得；

(2)制备聚酰亚胺/碳纤维复合材料：将所述碳纤维预浸料在1h内加热至230-250℃，保温1.5-2.5h；在10min内，将温度继续升至310-330℃，保温5-15min后；于2-3MPa下，于10min内继续升温至360-380℃，保温1.5-2.5h，自然降温，即得。