[发明专利]一种利用微反应器连续合成聚酰亚胺前驱体的方法

说明书

本申请涉及一种利用微反应器连续合成聚酰亚胺前驱体的方法，其包括以下步骤：在氮气或惰性气体保护下，将预定固含量的二胺溶解在极性非质子溶剂中，得到二胺溶液；在氮气或惰性气体保护下，将预定固含量的酸酐溶解在极性非质子溶剂中，得到酸酐溶液；通过计量设备，将酸酐溶液和二胺溶液在预定流速下输送至具有预定尺寸通道的微反应器中，进行两相混合，且于预定反应温度下反应预定时间，得到聚酰胺酸溶液；将所得的聚酰胺酸溶液亚胺化后得到聚酰亚胺。本申请反应时间短，反应温度、浓度精确可控，聚酰亚胺分子量分布窄，反应可连续进行。

技术领域

本申请涉及有机合成技术领域，具体来说，本申请涉及一种利用微反应器连续合成聚酰亚胺前驱体的方法。

背景技术

聚酰亚胺是指在分子主链上含有五元酰亚胺环的一类聚合物，因其具有大量的芳杂环结构，因此表现优异的综合性能，如良好的机械性能，出色的热稳定性，可控的热膨胀性能和优异的电气/绝缘性能等。聚酰亚胺已应用于航空航天和微电子等多个领域。聚酰亚胺的合成方法可以分为两大类：第一类是在反应中形成酰亚胺环制备聚酰亚胺；第二类是以带酰亚胺环的单体缩聚获得聚酰亚胺。目前通过二元酐和二元胺的缩聚反应是制备聚酰亚胺最常用、最主要的方法，这种聚合反应从反应机理可分为“一步法”和“两步法”。

“一步法”是将二元酐和二元胺单体在高沸点溶剂中加热至一定温度或熔融状态下直接聚合得到高分子量聚酰亚胺。一步法由于聚合温度较高并要求聚合物在有机溶剂中有一定的溶解度，其应用范围受到一定得限制。“两步法”的第一步包括使二酐和二胺溶解在非质子极性溶剂中，聚合一定时间后获得聚酰亚胺前驱体-聚酰胺酸溶液；第二步包括这种聚酰胺酸溶液在醋酸酐和催化剂作用下化学亚胺化形成聚酰亚胺，也可以经高温脱水成环形成聚酰亚胺制品。两步法的优点是在室温下或较低温度下可以得到聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸(PAA)，从而使后续涂膜等加工简便。两步法几乎适用于所有聚酰亚胺的制备。但是传统聚酰亚胺的制备一般均大于6小时，反应时间长，反应温度和反应浓度分布不均匀，且为间歇式反应。

微反应器技术起源于上世纪九十年代，属于一项前沿发展技术。微反应器是通过精密加工技术制造的可用于化学反应的三维结构元件。微反应器的流体通道在微米或毫米级别，小尺寸使得微反应器内的流体比表面积、温度和压力等得到有效提高，进而改变流体的传热、传质及流动特性，从而实现强化反应目的。同时，微反应器中可以包含众多的微型通道，流体能够以特定的状态在反应器中进行混合及流动，因此可以实现较高的产量，且易于放大。微反应器设备与常规反应器相比，较小的占地空间可实现高效的工艺，兼具经济性、安全性和生态效益。因此微反应器技术已在有机合成、聚合反应、纳米颗粒和光化学反应中得到极大的关注，在材料制备和水处理等领域得到初步应用。

发明内容

虽然微反应器技术已经在有机合成和聚合反应中得到众多关注，但目前尚没有通过微反应器来连续地合成聚酰亚胺的报道。无论采用如上所述的“一步法”还是“两步法”来合成聚酰亚胺，它们都属于间歇式反应，且都需要较长的聚合反应时间。通常认为现有微反应器难以提供合成聚酰亚胺所需的混合长度。因此，没有学者聚焦微反应器中连续合成聚酰亚胺的研究。

本申请之目的在于提供一种利用微反应器连续合成聚酰亚胺前驱体的方法，从而解决上述现有技术中的技术问题。具体来说，针对传统聚酰亚胺制备的时间长、反应温度及浓度分布不均匀引起的分子量宽、间歇反应不利于连续化生产等缺点，本申请提出一种利用连续流微反应器技术制备聚酰亚胺前驱体的方法。

为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种利用微反应器连续合成聚酰亚胺前驱体的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：在氮气或惰性气体保护下，将预定固含量的二胺溶解在极性非质子溶剂中，得到二胺溶液；

S2：在氮气或惰性气体保护下，将预定固含量的酸酐溶解在极性非质子溶剂中，得到酸酐溶液；