[发明专利]一种热塑性聚苯并噁唑酰亚胺及其制备方法

说明书

本发明提供了一种热塑性聚苯并噁唑酰亚胺及其制备方法，其结构式如下图所示，其中，m为1～1000的整数，n为0～1000的整数，Ar₁是二胺类化合物的残基，Ar₂是二酐类化合物的残基，该热塑性聚苯并噁唑酰亚胺采用苯并噁唑二胺和三苯二醚二酐均聚或与其他常见的二酐和二胺共聚的方式，经缩聚反应制备。具有机械性能好、耐热性高、加工性好等特点，适合注塑、挤出、模压、溶解涂膜、熔融纺丝和溶液纺丝加工，在耐高温的工程塑料、薄膜、纤维、胶粘剂、涂料以及先进复合材料等相关领域有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺及相关的制备方法技术领域，具体涉及一种热塑性聚苯并噁唑酰亚胺及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是一类综合性能优异的树脂材料，具有良好的热稳定性、优异的机械性能、较好的尺寸稳定性、优良的化学稳定性、高击穿电压、低介电常数、高阻燃性、低膨胀系数等优点，被广泛应用于电子电器、航空航天、汽车、化工机械等高科技领域。但是，大多数聚酰亚胺树脂由于分子链刚性较强，使其很难进行熔融或溶解加工，通过引入柔性的醚键可以得到容易加工的聚酰亚胺树脂，如作为世界上最常见的热塑性聚酰亚胺，美国GE公司开发的Ultem树脂，其Tg为217℃，由日本三井东压公司开发的结晶性热塑性聚酰亚胺Aurum，其Tg为250℃，但是，过多的引入柔性基团又会使其玻璃化转变温度(Tg)下降较多，很难找到既满足高Tg又容易加工的聚酰亚胺树脂。

聚苯并噁唑是一类综合性能优异的高性能工程塑料,尤其是其耐热性和机械性能突出,被广泛用于航空航天、电子电器、燃料电池质子交换膜等领域,现己成为国民经济、尖端技术和高新技术产业的重要材料。

随着电子封装领域绿色化的发展，目前封装基板中使用的基体树脂的耐热性受到极大挑战。封装工艺中回流焊的峰值温度达到260℃，而热塑性材料在Tg以上时，其抵抗形变的能力会迅速下降，使得封装基板的可靠性受到影响，所以，亟待开发具有高Tg(Tg260℃)、易加工的聚酰亚胺树脂。目前，众多研究机构开展了有关苯并噁唑单元与酰亚胺单元相结合得到聚苯并噁唑酰亚胺材料的研究，如美国陶氏化学公司US005919892A、日本东洋纺织株式会社US20070272124A1、韩国汉阳大学US8087064B2、日本东洋纺织株式会社US008314203B2、美国国家航空航天局US005317078A、美国陶氏化学公司US005233821A、日本东洋纺织株式会社EP2380732A1、日本东洋纺织株式会社EP1707590B1等专利中报道了一些含苯并噁唑单元的聚酰亚胺材料。但是，这些以苯并噁唑为二胺单元合成的聚噁唑酰亚胺主要用于高强、高模的纤维或薄膜领域，并未通过引入柔性基团来改善其加工性能，因此其加工性能仍有待于进一步改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种高Tg(Tg260℃)、易加工的热塑性聚苯并噁唑酰亚胺，该聚苯并噁唑酰亚胺材料结合刚性较强的噁唑结构单元及相对柔性的三苯二醚二酐结构单元，兼具高玻璃化转变温度(Tg)和易加工的特性。

本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种聚苯并噁唑酰亚胺，其结构式为：

其中，Ar₁是二胺类化合物的残基，Ar2是二酐类化合物的残基，m为1～1000的整数，n为0～1000的整数；

n为0时，所述聚苯并噁唑酰亚胺的结构式如下所示：

分子链中三苯二醚二酐部分的氧原子存在于苯环的3-位或4-位，具体结构如下：

分子链中苯并噁唑部分的氧原子存在于苯环的5-位或6-位，具体结构如下：

所述的Ar₁可以是下列基团中的一种：