[发明专利]一种可溶性聚酰亚胺的制备和由其制备的黑色可溶性聚酰亚胺复合胶液及其制备与应用

说明书

本发明是为了克服现有聚酰亚胺的可溶性不足问题，提供一种可溶性聚酰亚胺的制备方法；将含强极性取代基团的芳香族二酐单体和脂肪族/脂环族二胺单体加入到非质子溶剂体系中缩聚制得聚酰胺酸溶液，再经亚胺化处理得到可溶性聚酰亚胺。再在该可溶性聚酰亚胺的基础上加入黑色有机填料制得黑色可溶性聚酰亚胺复合胶液，该复合胶液可应用于薄膜、涂料和遮光材料领域。经本发明制得的黑色聚酰亚胺复合材料的玻璃化转变温度更低，扩大了实际应用过程中的加工窗口。所制得的黑色聚酰亚胺复合材料其透过率、绝缘强度、拉伸强度和伸长率等力学电学的综合性能都有所提高；其透过率在0.1％以下，绝缘强度160kV/mm以上，拉伸强度最高能达到137MPa，伸长率超过10％。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺技术领域，具体涉及一种可溶性聚酰亚胺的制备和由其制备的黑色可溶性聚酰亚胺复合胶液及其制备与应用。

背景技术

聚酰亚胺(Polyimide)是一类分子链中含有环状酰亚胺基团的高分子聚合物，是一种性能优异的特种工程塑料；具有高力学强度和优异电气绝缘性等特点，可广泛应用于柔性电路板的基材或覆盖膜、锂电池的包边材料、无线充电等领域。可加工成薄膜、工程塑料、纤维、复合材料用基体树脂、粘结剂和泡沫等多种形态。但传统方法制备的聚酰亚胺在溶剂中的溶解性能较差，在一定程度上限制了其加工方式的多样性。因此，改善聚酰亚胺可溶性的研究成了必要的努力，如中国专利CN200710055867.7《可溶性含氟芳香聚酰亚胺及其合成方法》公开了可溶性含氟芳香聚酰亚胺及其合成方法。但含氟单体一般价格十分昂贵，因此在聚酰亚胺大分子主链结构中引入大量含氟结构单元势必导致其生产成本的显著增加，不利于工业化生产。

黑色聚酰亚胺复合材料，具有不透光、吸光性、光反射率低等优良光学性能，应用范围广泛，但一般的黑色聚酰亚胺复合材料采用黑色无机填料填充到聚酰亚胺胶液中制得，容易导致聚酰亚胺复合材料的力学与电绝缘性的降低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的聚酰亚胺可溶性不足问题，提供一种可溶性聚酰亚胺的制备方法；再在该可溶性聚酰亚胺的基础上加入黑色填料，由此制得黑色可溶性聚酰亚胺复合胶液，再进一步加工得到黑色聚酰亚胺复合材料。

本发明的技术方案如下：

一种可溶性聚酰亚胺的制备方法，具体方案如下：

将含强极性取代基团的芳香族二酐单体和脂肪族/脂环族二胺单体按摩尔比为0.98～1:1的量分别加入到非质子溶剂体系中先缩聚制得聚酰胺酸溶液；再经亚胺化处理得到可溶性聚酰亚胺。

选用含强极性取代基团的芳香族二酐和脂肪族/脂环族二胺单体，引入对溶剂具有亲和性的官能团，增强分子与溶剂间的相互作用力；引入分子刚性较弱的脂肪/脂环结构，破坏聚酰亚胺分子堆砌的紧密性；通过几种单体的共聚，进一步降低大分子链的有序性和对称性；三者共同作用改善聚酰亚胺在非质子溶剂体系中的溶解性。此种比例下得到的可溶性聚酰亚胺的各项性能为最优，过高和过低的比例都将影响反应的效果。

进一步优选的，上述的含强极性取代基团的芳香族二酐单体包括3,6-二羟基均苯二酐、2,2’-二羟基二苯酮二酐、3,3’,4,4’-二苯甲醇四酸二酐、苯六甲酸二酐、2,2’-二硝基-4,4’,5,5’-联苯二酐、2,2’-二溴-4,4’,5,5’-联苯二酐、3-溴均苯二酐、3,6-二溴均苯二酐、2,2’-二氯-4,4’,5,5’-二苯酮四酸二酐、2,2’-二溴-4,4’,5,5’-二苯酮四酸二酐、1,3-二(3,4-二羧基苯酰基)-5-溴苯二酐、3,5-二(3,4-二羧基苯酰基)-4’-硝基联苯二酐中的一种或几种。

进一步优选的，上述的脂肪族/脂环族二胺单体包括1,5-二氨基-2-甲基戊烷、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、低分子量的聚氧化乙烯二胺、低分子量的聚醚二胺、5-氨基-1,3,3-三甲基环己烷甲胺、二(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷中的一种或几种。