[发明专利]一种半芳香族聚酰亚胺的合成方法及其应用

说明书

一种半芳香族聚酰亚胺的合成方法，包括如下步骤：(1)二酐单体与醇发生酯化反应得到芳香族四元酸二元酯；(2)二胺单体与芳香族四元酸二元酯中，得到二元酯的羧酸胺盐；(3)二元酯的羧酸胺盐通过喷雾干燥得到白色粉末状固体；(4)白色粉末状固体加入到水中，在高压反应釜中充分反应，制备得到产物a；(5)产物a经离心分离，再采用淋洗剂对固体产物进行洗涤；(6)将洗涤后的固体产物，在氮气氛围下干燥，得到半芳香族聚酰亚胺。本发明制备的聚酰亚胺用于改性尼龙材料，可以明显提高改性尼龙材料的电气绝缘性能与弯曲强度，且能降低吸水性。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种半芳香族聚酰亚胺的合成方法及其应用。

背景技术

聚酰亚胺由于其具有优异的耐高温、耐低温、耐溶剂、耐辐射、突出的力学强度和介电性能等，所以被广泛应用于航空、航天、汽车、电子、电器等许多高新技术领域。通常情况下，聚酰亚胺需要采用例如N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺等强极性溶剂，通过低温溶液缩聚来合成。上述高沸点有机溶剂的使用，由于溶剂与聚酰亚胺材料之间强的氢键作用，产品中残留的高沸点有机溶剂难以除尽，且有机溶剂与聚酰亚胺的分离和回收，衍生出很多工艺过程，耗时、耗能且增加了产品的成本。此外，部分溶剂在聚酰亚胺材料成型过程中挥发到环境中，对人类赖以生存的环境造成了严重的污染和破坏。

发明专利CN200810201841.3和CN 201110028354.3分别公开了一种水相合成热塑性、热固性聚酰亚胺的方法。该方法将二酐、催化剂、二胺和水与封端剂机械搅拌混合后，以1～5℃/min的升温速度分别升温至135～180℃、180～250℃进行反应，然后将所得产物进行分离、洗涤、干燥，即得到聚酰亚胺材料。但是该发明专利采用贵金属催化剂或者过渡金属的盐类催化剂，反应结束后，催化剂难以去除，残留在聚酰亚胺材料中的催化剂在高温下会造成聚酰亚胺材料不同程度的降解，并且金属离子的存在对聚酰亚胺的电气性能有明显的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种无催化剂、绿色环保的半芳香族聚酰亚胺材料的合成方法及其应用。

为实现本发明的目的，本发明提供一种半芳香族聚酰亚胺的合成方法，包括如下步骤：

(1)将二酐单体与醇发生酯化反应，得到芳香族四元酸二元酯；

(2)在搅拌条件下，将二胺单体加入到步骤(1)中制备得到的芳香族四元酸二元酯中，制备得到二元酯的羧酸胺盐；

(3)将步骤(2)中制备得到的二元酯的羧酸胺盐通过喷雾干燥得到白色粉末状固体；

(4)在搅拌条件下，将上述步骤(3)中得到白色粉末状固体缓慢地加入到水中，充分溶解并过滤，将滤液加入到高压反应釜中，再开动搅拌，在加热条件下充分反应，制备得到产物a；

(5)将步骤(4)中得到的产物a经离心分离得到固体产物，再采用淋洗剂对固体产物进行洗涤；

(6)将步骤(5)洗涤后的固体产物，在氮气氛围下高温热亚胺化，得到半芳香族聚酰亚胺。

上述合成方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述酯化反应的温度为所述醇的沸点温度。

上述合成方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述醇是过量的，醇一方面作为溶剂，另一方面作为反应物参与反应。

上述合成方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述醇为经除水处理的醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或者几种，所述二酐单体为均苯四甲酸二酐、4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐、4,4’-(4,4’-异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)和联苯四甲酸二酐中的一种或者几种。醇经过除水处理，可以防止酸酐及生成的酯水解，使得芳香族四元酸二元酯产率更高。