[发明专利]一种芳香族聚酯酰亚胺及其制备方法

说明书

本发明公开了一种芳香族聚酯酰亚胺及其制备方法。将芳香族二酸酐单体与氨基间位取代的芳香族酚类单体及醋酸加入到反应器中，得到含酰亚胺键的芳香族二酚单体，与间位芳香族二酸单体、同时含端羧基A和端羟基B的AB型全芳香族单体、催化剂及醋酸酐进行乙酰化反应后，经酯交换反应，得到的产物研磨为精细粉末，再经缩聚反应，即得到一种芳香族聚酯酰亚胺。本发明提供的芳香族聚酯酰亚胺在聚合过程中实现拉伸强度和T_g的自增强，通过芳香族聚酯酰亚胺结构对称性下降，获得低熔体粘度，制备工艺简单、可控。

技术领域

本发明涉及一种芳香族聚酯酰亚胺及其制备方法，属于高性能聚合物技术领域。

背景技术

聚酯酰亚胺是一种改性的聚酰亚胺，结合了聚酯类高分子的弹性模量高、断裂强度大、尺寸稳定性好等优点，同时又具有聚酰亚胺的高热稳定性、高玻璃化转变温度(T_g)，以及高温下优良的力学性能。

目前，聚酯酰亚胺一般为全芳香族结构，酰亚胺环之间的具有非常强的π-π相互作用力，使分子结构呈规则排列，其熔融温度(T_m)较高，甚至当温度达到材料的分解温度时，也不出现熔融，造成材料的加工成型难度大，制件的残留应力大，制件易翘曲开裂。研究人员采用分步法熔融缩聚或溶液缩合反应引入脂肪族或半芳香族链段制得T_m低（<250℃）、加工性良好的聚酯酰亚胺，但这一类聚酯酰亚胺的T_g通常低于150℃（参见文献：王劲，曾晓丹，王剑，朱蓉琪，盛兆碧，顾宜；1,6-己二胺为单体的半芳族聚酰亚胺的合成与性能；[J]四川大学学报，2005, 37(2):55-58）。人们制备得到全芳香族聚酯酰亚胺液晶，使加工性得以改善，为了得到高力学性能（拉伸强度与模量）的聚酯酰亚胺，需要采用牵引拉伸的方式驱使液晶分子链取向，以期达到拉伸强度与模量自增强的效果。因此，如何在确保良好加工性的前提下，制备高强度、高耐热的聚酯酰亚胺是目前高性能热塑性聚合物一个具有重大应用价值的课题。

发明内容

本发明针对现有技术中全芳香族聚酯酰亚胺存在的不足，提供一种兼具良好加工性和高热力学性能的芳香族聚酯酰亚胺及其制备方法。

实现本发明目的所采用的技术方案是提供一种芳香族聚酯酰亚胺的制备方法，包括如下步骤：

1、将1mol芳香族二酸酐单体与2mol氨基间位取代的芳香族酚类单体及1.5～3mol醋酸加入反应器中；在氮气保护、温度为130～150℃的条件下反应3～6h；反应结束后再经过滤、洗涤、干燥，得到含酰亚胺键的芳香族二酚单体；

2、将1mol含酰亚胺键的芳香族二酚单体、1mol间位芳香族二酸单体、0.5～2mol同时含端羧基A和端羟基B的AB型全芳香族单体、0.5～2mmol催化剂及1.5～4mol醋酸酐加入反应器中，在氮气保护、温度为120～140℃的条件下乙酰化反应30～60min；

3、按0.5～1.5℃/min的速率升温至140～320℃，酯交换反应1～5h；

4、在温度为300～320℃、真空度为1～20mbar的条件下进一步反应10～30min；

5、在氮气气氛中冷却至室温，将得到的产物研磨成精细粉末，再在温度为200～260℃、真空度为1～20mbar的条件下缩聚反应18～36h，即得到一种芳香族聚酯酰亚胺。

上述制备方法中，所述的芳香族二酸酐单体为2,2’,3,3’-联苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-二苯醚四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐中的一种，或它们的任意组合。