[发明专利]一种高耐热超支化聚酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明公开的是一种高耐热超支化聚酰亚胺及其制备方法和应用。该类超支化聚酰亚胺材料以芳香族三胺和各种四酸二酐为原料，通过酰亚胺化制成。该类超支化聚酰亚胺具有较高的玻璃化转变温度和热稳定性，较低的热膨胀系数和优异的溶解性。本发明的合成方法工艺简单、多样，因而适于工业生产。本发明所公开的超支化聚酰亚胺在耐高温领域以及气体渗透分离膜等材料领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料科学领域，特别是一种高耐热超支化聚酰亚胺及其制备方法和应用。

技术背景

聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物。根据其分子结构的不同可分为芳香型聚酰亚胺和脂肪型聚酰亚胺。其中，芳香族聚酰亚胺以其低介电性、高机械性、易制备、特别是较高热稳定性；但是其溶解性和加工性能差。

近年来，研究者在聚酰亚胺中引入支化结构制备超支化聚酰亚胺(HBPIs)，以提高芳香族聚酰亚胺的溶解性能和加工性能。超支化聚酰亚胺兼具聚酰亚胺和超支化聚合物两者的优点而具有一系列优异的综合性能，如耐高温、高强度、高介电、结晶度低或不结晶、溶液粘度低以及溶解性好等。其产品现已开发并应用于光敏、光波导、液晶、传感器(检测电极)和介电材料等高新科技材料领域。

相对于线性聚酰亚胺材料，超支化聚酰亚胺分子链间距离大，这使得其溶解性提高，但是其耐热性能相对下降，这限制了其在航天、航空飞行器结构或功能部件以及火箭、导弹等的零部件领域的广泛应用。因此，在保持超支化聚酰亚胺高溶解性能的基础上，同时提高其耐热性，这对拓展其在耐高温领域的应用具有重要意义。

本发明超支化聚酰亚胺主链中含有多个刚性芳香结构，一方面可以提高聚合物的耐热性能，另一方面，由于多个刚性芳香结构引入到超支化聚酰亚胺主链，可以扩大聚合物链之间的距离，增大聚合物的自由体积，进一步改善其溶解性和加工性能，提高其气体渗透性能。本发明超支化聚酰亚胺同时具有高玻璃化转变温度和热稳定性，较低的热膨胀系数以及优异的溶解性能，其在耐高温领域以及气体渗透分离膜等材料领域具有较好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐热超支化聚酰亚胺。

本发明的另一目的在于提供上述一种高耐热超支化聚酰亚胺的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：一种高耐热超支化聚酰亚胺材料，其分子结构通式如下所示：

其中：m，z，n为1～10000，Y结构如通式I所示：

其中Ar₁选自下列结构式中的任何一种：

优选地，所述Ar₁选自

其中Ar₂和Ar₃选自下列结构式中的任何一种：

优选地，所述Ar₂选自中的一种；

优选地，所述Ar₃选自中的一种。

X选自以下结构通式中的一种或一种以上：

优选地，所述m，z，n为100～5000的整数。

进一步地，优选所述m，z，n为1000～2000的整数。