[发明专利]高比表面积、高结晶度的聚酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种高比表面积、高结晶度的聚酰亚胺及其制备方法和应用，聚酰亚胺的分子结构通式为：聚酰亚胺的制备方法，包括：步骤10)将酐类和胺类研磨混合均匀，进行热聚合反应，得到聚合产物；步骤20)对聚合产物进行提纯后与溶剂混合，进行超声分离；步骤30)取超声分离后的上层悬浊液提纯，得到聚酰亚胺。本发明高比表面积、高结晶度的聚酰亚胺及其制备方法和应用，将酐类和胺类通过熔融聚合法和超声分离法制备得到高比表面积、高结晶度的聚酰亚胺，在由熔融聚合法制备得到聚酰亚胺后，使用超声分离法进一步处理，在不影响结晶度的基础上，增大了其比表面积。

技术领域

本发明属于高性能工程材料技术领域，具体涉及一种高比表面积、高结晶度的聚酰亚胺及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺(polymide，PI)，是指在主链上含有酰亚胺结构(-CO-N-CO-)的聚合物材料。聚酰亚胺呈现枝状交联的高分子骨架结构，拥有着耐高温，耐腐蚀和优良的电性能，广泛应用于航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。

制备聚酰亚胺一般有溶液聚合法和熔融聚合法两种方法。溶液聚合法反应条件温和，但反应工序复杂且对环境有污染，制备得到的聚酰亚胺有高比表面积特性，而难以兼具高结晶度的性质，一般为无定型结构。熔融聚合法则避免了有机溶剂的使用，此方法易除水，成本低，方法简单，而且产率高，对环境友好。在热聚合过程中胺类和酐类发生酰亚胺化反应生成低聚的聚酰亚胺结构，这些低聚物在氢键和共轭芳香基团之间的π-π电子相互作用的诱导下从单体的熔融物中结晶出来，链与链之间形成了高度的对称性和有序性，达到了产品高结晶度的目的，但是制备得到的聚酰亚胺比表面积一般小于20m²/g。综上，在实际制备聚酰亚胺时难以兼具高结晶度和高比表面积的特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高比表面积、高结晶度的聚酰亚胺及其制备方法和应用，聚酰亚胺具有高比表面积和高结晶度。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种高比表面积、高结晶度的聚酰亚胺，所述聚酰亚胺的分子结构通式为：

其中，x:y＝0.01-100；

Ar₁和Ar₂表示

中的一种，且Ar₁和Ar₂相同或不同；

Ar₃和Ar₄表示

中的一种，且Ar₃和Ar₄相同或不同。

作为本发明实施例的进一步改进，聚酰亚胺的比表面积为20～500m²/g，孔径为1～50nm。

第二方面，本发明实施例还提供一种上述聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

步骤10)将酐类和胺类研磨混合均匀，进行热聚合反应，得到聚合产物；

步骤20)对聚合产物进行提纯后与溶剂混合，进行超声分离；

步骤30)取超声分离后的上层悬浊液提纯，得到聚酰亚胺。

作为本发明实施例的进一步改进，所述酐类包括均苯四甲酸二酐、3’3,4,4’-联苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸酐、4,4’-氧代双邻苯二甲酸酐、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯砜四酸二酐中的一种或几种。