[发明专利]一种含萘结构的芳香族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含萘结构的芳香族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含萘环结构的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良好的溶解性。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、光敏、光波导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，特别是一种含萘结构的芳香族超支化聚酰亚胺及其制备方法。

技术背景

超支化聚酰亚胺(HBPIs)因综合了超支化聚合物和聚酰亚胺两者的优点而具有一系列独特的理化性能，如溶解性好，无链缠结，难以或者不结晶，低溶液和熔融黏度，极佳的耐热、耐溶剂和高介电等性能，近年来受到广大科研工作者的关注。目前超支化聚酰亚胺主要应用于气体分离膜和渗透膜等膜材料，以及其它如光波导、光敏、液晶、介电材料和传感器(检测电极)等高新技术领域。

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。

萘环具有独特的大体积刚性结构，本发明把萘环引入超支化聚酰亚胺的主链中，一方面可以提高聚合物的热性能，另一方面，由于大体积的萘环引入，超支化聚酰亚胺的分子链间距扩大，聚合物的自由体积增大，这进一步改善了聚合物的溶解性和加工性能，提高了聚合物的气体渗透性能。本发明含萘环结构的超支化聚酰亚胺同时具有优异的耐热性和溶解性能，其在耐高温领域、光敏、光波导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含萘结构的芳香族超支化聚酰亚胺。

本发明的另一目的在于提供上述含萘结构的芳香族超支化聚酰亚胺的制备方法和用途。

本发明的目的是这样实现的：一种含萘结构的芳香族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为

其中Ar₂选自下列结构式中的任何一种：

优选地，所述Ar₂为中的一种。

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。

本发明另一目的在于提供上述含萘结构的芳香族超支化聚酰亚胺的制备方法，该方法为：氩气气氛中，将含Y结构的三胺与含X结构的二酐按摩尔比为1:(0.8～2.5)溶在N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基砜、环丁砜、1,4-二氧六环、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、间甲酚、四氢呋喃中的一种或一种以上的混合强极性非质子有机溶剂中，含Y结构的二胺与含X结构的二酐总质量占反应物料总质量的0.5～30％，在-10～55℃搅拌反应0.5～90h，得到均相的超支化聚酰胺酸溶液，并对超支化聚酰胺酸胶液通过热酰亚胺化或化学酰亚胺化进行脱水得到超支化聚酰亚胺材料。