[发明专利]一种聚苯并咪唑树脂的合成制备方法

说明书

本发明提供了一种聚苯并咪唑树脂的合成制备方法，包括以下步骤：步骤一：在干燥的四口瓶中加入PPA 300ml、3,3’,4,4’‑四氨基二苯醚46g、1,4萘二甲酸或2,6‑萘二甲酸43g、交联剂2,6‑吡啶二甲酸33g；步骤二：向步骤一的四口瓶中通入氮气，然后进行缓慢加热，升温到一定温度并保温一段时间；步骤三：随后再次进行加热，升温到一定温度并保温一段时间；步骤四：然后将步骤三得到的反应液倒入去离子水中，搅拌析出红棕色固体；步骤五：将步骤四得到的红棕色固体进行抽滤，再用小苏打水溶液浸泡一定时间，然后用去离子水洗出，最后进行烘干，即可得到聚苯并咪唑树脂。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种聚苯并咪唑树脂的合成制备方法。

背景技术

随着航天技术的发展，特别是航天器飞行速度和有效载荷与结构质量比的提高，耐高温先进复合材料正在成为最主要的航天结构新材料。聚苯并咪唑(PBI)在400℃仍具有良好的力学、电学、自润滑、耐辐射、耐水解和阻燃耐烧灼等特性。聚苯并咪唑(PBI)树脂玻璃纤维压层材料在425℃具有良好的高温弯曲强度，现已应用在超音速飞行器的雷达天线罩、整流罩和尾翼、耐烧灼涂层、太空飞船的耐辐射材料、印制线路板、C级电绝缘材料和微电子领域FPC基材，以及半导体层间绝缘材料。进入21世纪，美、俄、日、法等国计划将巡航导弹的飞行速度提高到2000m/s以上，耐高温的聚苯并咪唑材料将具有更广泛的发展前景，将会在航天、航空、微电子领域得到更广泛的应用。

聚苯并咪唑通常可用多种四氨基化合物，如四氨基联苯及四氨基联苯醚等化合物，与对苯二甲酸、甲苯二甲酸、萘二酸及其衍生物缩聚制得。不同的基团结构会引起性能上的一些变化，如芳香苯环的增多能提高其热稳定性，而加工性能下降；主链引入醚基，侧链引入甲基会增加其可溶性和柔顺性，但降低了耐热性，因此需要根据聚合物材料的不同用途来选择合适的化学结构。

例如中国专利CN201210069763.2公开了一种聚苯并咪唑耐高温材料及其制备方法：将脂肪族二元羧酸酐或芳香族二元或多元羧酸酐，芳香族四氨基化合物，及含磷催化剂按照摩尔比1:0.5-3:0.001-0.05加入至反应容器中，持续搅拌，抽真空使反应容器的真空度保持在0.2-5.0KPa，然后升温至210-270℃，原料发生反应，待出现块状产物后，升温至320-520℃，继续抽真空使反应容器的真空度保持在0.2-5.0KPa反应1-6小时，最后向反应容器中加入蒸馏水使产物完全浸没，捣碎反应所得产物，用碳酸氢钠溶液浸泡，水洗至中性，过滤后干燥即得。该技术方案采用的是以二元或多元羧酸酐代替二元酸及相应的酯，但反应过程温度较高，且需要保持高压状态，不利于工业化生产。

又例如专利CN201480040106.2公开了一种聚苯并咪唑的制备方法：在溶液中使具有至少2个氨基基团的有机化合物与有机醛加合物反应，反应物按溶液的重量计占至少8％。溶液的溶剂可选自：N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四亚甲基砜以及它们的组合。有机醛加合物可以是有机醛亚硫酸氢盐加合物。有机醛加合物的有机醛部分为脂族、脂环族、芳族、杂环或杂芳族醛或它们的混合物。聚苯并咪唑可具有至少0.40dl/g的特性粘度。该技术方案所用反应液浓度较低，容易造成原材料浪费，不利于工业化生产。

发明内容

为克服现有技术中存在的反应需要高温高压、不适合工业化生产的问题，本发明提供了一种聚苯并咪唑树脂的合成制备方法。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种聚苯并咪唑树脂的合成制备方法，包括以下步骤：

步骤一：在干燥的四口瓶中加入多聚磷酸300ml、3,3’,4,4’-四氨基二苯醚46g、1,4萘二甲酸或2,6-萘二甲酸43g、交联剂2,6-吡啶二甲酸33g；

步骤二：向步骤一的四口瓶中通入氮气，然后进行缓慢加热，升温到一定温度并保温一段时间；

步骤三：随后再次进行加热，升温到一定温度并保温一段时间；