[发明专利]一类包含八聚笼型倍半硅氧烷结构的抗原子氧聚酰亚胺杂化薄膜制备方法

摘要

本发明涉及一种一类包含八聚笼型倍半硅氧烷结构的抗原子氧聚酰亚胺杂化薄膜制备方法，为了以较低的成本获得具有优异抗AO性能的POSS聚酰亚胺杂化薄膜，并保持聚酰亚胺本身所固有的热性能与机械性能，本发明以四氢呋喃为溶剂，碱为催化剂，采用操作简单、成本低廉、反应条件温和的水解共缩合法合成了一类含有两个活性胺基的八聚笼型倍半硅氧烷—二元胺POSS，并采用共缩聚的方法将二元胺POSS引入聚酰亚胺分子主链，最终获得抗AO性能优异的POSS聚酰亚胺杂化薄膜。本发明该反应过程条件温和，成本低廉，工艺简单，大大降低了生产成本，有利于实现工业化生产。

主权项

一种一类包含八聚笼型倍半硅氧烷结构的抗原子氧聚酰亚胺杂化薄膜制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1、双胺基八聚笼型倍半硅氧烷的合成：步骤1a：向装有磁力搅拌与温度计的反应容器中依次加入四氢呋喃、蒸馏水、含氨基硅烷偶联剂A、不含氨基硅烷偶联剂B以及碱性催化剂C，搅拌2～5分钟，维持体系温度在25℃，反应2～6天；四氢呋喃与蒸馏水的体积比为25:2～6，四氢呋喃与硅烷偶联剂的体积为5:4，含氨基硅烷偶联剂A与不含氨基硅烷偶联剂B的摩尔比为1:3，四氢呋喃与催化剂的体积比为100:1～5；步骤1b：将体系温度升至40～70℃，在磁力搅拌下回流反应2～3天；结束后，在‑15～‑10℃的低温环境中冷却24h，析出白色粗产物，过滤，获得白色粗产品D；步骤1c：用50mL 0℃的乙腈/乙醚混合液洗涤产品D2～3次，获得产品E；所述乙腈/乙醚混合液中乙腈与乙醚的体积比为3:1～2；步骤1d：将产品E溶解于20～50mL的极性非质子溶剂F中并过滤，然后用200～400mL的蒸馏水沉析并过滤；重复本操作2～5次，得到产品G；步骤1e：采用冷冻干燥法，在‑40～‑50℃下干燥12～20h，除去产品G中的水分，得到终产品H双胺基POSS；步骤2、含有POSS结构的抗原子氧聚酰亚胺杂化薄膜的制备：步骤2a：含有POSS结构的聚酰胺酸的制备：按照摩尔比为0～0.2:1称取制备的双胺基POSS和芳香二胺单体J于反应器中，加入无水极性非质子溶剂K并开动搅拌，氮气保护；待单体溶解后，维持反应体系温度在‑5～5℃，一次性加入芳香二酐L，维持反应条件不变，继续搅拌反应2～4天，得到含有POSS结构的聚酰胺酸溶液，体系固含量为10～20wt％；步骤2b：含有POSS结构的抗原子氧聚酰亚胺杂化薄膜的制备：将含有POSS结构的聚酰胺酸溶液涂覆于玻璃板上，并在80～150℃的温度下处理2～5h后置于烘箱中进行亚胺化；所述亚胺化工艺：125℃/1h，200℃/1h，250℃/0.5h，380℃/0.5h，400～450℃/5min，升温速率为2～4℃/min。亚胺化结束后，温度降至25℃，降温速率为2～4℃/min；步骤2c：取出玻璃板，在蒸馏水中浸泡1～2天后取下薄膜，并于120℃的真空烘箱中干燥5～10h，得到含有POSS结构的抗原子氧聚酰亚胺杂化薄膜。