[发明专利]一种热塑性聚酰亚胺复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性聚酰亚胺复合材料的制备方法，该方法采用含有醚键和扭曲结构的二胺与多种二酐通过高温溶液缩聚反应，该二胺选自摩尔比为1～10：1的4,4'‑二氨基二苯醚和1,1'‑双(4‑氨基苯基)环己烷的混合二胺，从而制得兼有较低的玻璃化温度的聚酰亚胺预混和物，再将热塑性多官能环氧树脂以均相方式加入于聚酰亚胺中，混合均匀后回流，使得多官能环氧树脂基本溶于聚酰亚胺中。本发明通过加入多官能环氧树脂对聚酰亚胺树脂体系进行改性，从而制备了一种具有较高的热稳定性能和机械性能的聚酰亚胺复合材料，消除了对后续预浸料制备工艺、预浸料的铺敷性与复合材料固化成型工艺等带来的不利影响。

技术领域

本发明属于高分子材料复合材料领域，特别涉及一种热塑性聚酰亚胺复合材料的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(polyimides，PI)是一类具有有良好的机械性能、耐热性、耐腐蚀性和耐绝缘性的高分子聚合材料。近年来，在光电子领域，柔性显示技术与薄膜太阳能电池都得到飞速发展。热塑性的聚酰亚胺薄膜在光电器件和半导体等方面有着较为广泛的应用前景。科学研究表明，聚酰亚胺树脂是具有极其优异耐热性的一类高分子材料。常规的聚酰亚胺结构，其热分解温度一般均在500℃以上，同时也具有强韧性。然而大多数聚酰亚胺，尤其是芳香族聚酰亚胺不溶、不熔，模压成型条件高，模压制品的韧性差，使其应用范围受到了限制。

众所周知，环氧树脂具有良好的稳定性能，其固化主要是依靠环氧基的开环加成聚合，因此固化过程中不产生低分子物，其固化收缩率是热固性树脂中最低的品种之一，一般为1～2％，如果选择适当的填料可使收缩率降至0.2％左右；固化后的环氧树脂主链是醚键、苯环、三维交联结构，因此具有优异的耐酸碱性。聚酰亚胺树脂用于热固性树脂，常使用环氧树脂作为耐热增韧改性剂，但是，聚酰亚胺体系与环氧树脂的相容性较差，难以制得兼具聚酰亚胺耐柔韧性又具环氧树脂优异的耐高温性与工艺性的复合材料。所以，使用常规的氧树脂体系来改性聚酰亚胺树脂体系，以获得综合性能优异的热塑性聚酰亚胺复合材料，是比较困难的。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种热塑性聚酰亚胺复合材料的制备方法。

本发明第一方面，采用含有醚键和扭曲结构的二胺与多种二酐通过高温溶液缩聚制得兼有较低的玻璃化温度的聚酰亚胺预混和物，再将聚酰亚胺预混和物与多官能环氧树脂混合制得新型聚酰亚胺复合材料，从而可以提高聚酰亚胺在高性能热塑性材料方面的应用。

本发明第二方面，采用多官能环氧树脂选自N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯甲烷、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-4,4′-二氨基二苯砜、N,N,N′,N′-四缩水甘油基-3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二苯甲烷、热塑性酚醛环氧树脂中的一种或几种的混合物对聚酰亚胺树脂体系进行改性，从而可以提高热塑性聚酰亚胺树脂与环氧树脂的相容性，并可进一步使环氧树脂体系达到良好的增韧效果。

本发明是这样实现的：

一种热塑性聚酰亚胺复合材料的制备方法，所述方法包括：

将二酐和二胺在离子液体中进行聚合反应，其中，离子液体为氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑、1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑四氟硼酸盐、1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑六氟磷酸盐或1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑醋酸盐，所述二胺和所述二酐按照摩尔比1：1的比例与所述离子液体进行聚合反应，所述二胺和所述二酐的总质量占所述离子液体的质量的5～50％，室温下反应2～24h，得到聚酰亚胺预聚体溶液；

将所述聚酰亚胺预聚体溶液与多官能环氧树脂混合，在80℃～120℃下反应1～2h，冷却，加入体积20～35％有机溶剂，带水回流2～10h，将有机溶剂蒸尽，再继续回流2～10h，得到聚酰亚胺预混合溶液；

将所述聚聚酰亚胺预混合溶液与甲醇或去离子水混合，得到沉淀，将所述沉淀过滤并干燥后，得到热塑性聚酰亚胺模塑粉；