[发明专利]一种聚乙酰氨基酰亚胺薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及到一种聚乙酰氨基酰亚胺薄膜及其制备方法。所述聚乙酰氨基酰亚胺的制备原料包括二元胺和二元酸酐。本申请中采用具有酰胺测基的二胺化合物为其中一种单体，与二酐反应形成聚乙酰氨基酰胺酸，接着热亚胺化(也可以化学亚胺化)，形成每个结构单元上都含乙酰氨基侧链的聚酰亚胺薄膜或纤维。由于其中乙酰氨基侧链可以提供活泼氢形成分子间的氢键而增加分子间的作用力，从而大幅度增加这类聚酰亚胺材料的机械性能，例如提高薄膜的抗撕裂强度、提高纤维材料的弹性模量、提高PI材料的玻璃化转变温度等。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺材料技术领域，具体涉及到一种聚乙酰氨基酰亚胺薄膜及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺树脂作为耐热性优异的高分子被应用于航空航天领域、电绝缘领域、电子领域等要求耐热性、高可靠性的广泛领域中。然而由于聚酰亚胺结构上的特点，导致其加工困难，不能按照最终产品的形状进行任意的设计。而且由于常规聚酰亚胺薄膜产品中聚合物基本上是常规多元胺和多元酸(酐)之间经过系列的热缩合制备得到。而由于上述常规聚酰亚胺分子的刚性棒状结构特点，以及没有高极性或形成氢键的基团，导致聚酰亚胺材料的分子间作用力很小，体现在薄膜上是其抗撕裂强度低，玻璃化转变温度、拉伸强度、模量、伸长率等性能也有待进一步改善和提高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种聚乙酰氨基酰亚胺薄膜，所述聚乙酰氨基酰亚胺的制备原料包括二元胺和二元酸酐；所述二元胺具有如下结构：

其中取代基R₁和取代基R₂分别独立地为氢原子或乙酰氨基。

作为本发明一种优选的技术方案，所述聚乙酰氨基酰亚胺具有如下重复结构单元：

其中R为苯环或含苯环的酸酐衍生物。

作为本发明一种优选的技术方案，所述取代基R₁和取代基R₂相同；优选的，所述取代基R₁和取代基R₂为乙酰氨基。

作为本发明一种优选的技术方案，所述二元酸酐选自如下化合物中的一种或多种的混合：

化合物1：

化合物2：

化合物3：

化合物4：

化合物5：

化合物6：

化合物7：

本发明的第二个方面提供了如上所述的聚乙酰氨基酰亚胺薄膜的制备方法，其包括如下步骤：

(1)原料单体的制备：将乙酸酐溶解在有机溶剂A中得到反应料A，然后将所述反应料A加入到取代联苯二胺的有机溶剂B溶液中，并在不高于5℃的反应温度下反应1～3小时得到中间粗产物；将所述中间粗产物中加入氧化钙沉淀，过滤，浓缩得到粗产物；然后对所述粗产物进行重结晶得到所述原料单体；

(2)中间体聚乙酰氨基酰胺酸的合成：将所述原料单体加入到反应器中在溶剂中与所述二元酸酐进行缩合反应，得到聚乙酰氨基酰胺酸；

(3)浇铸成膜：在150-200℃下烘干溶剂，在400℃下亚胺化，得到所述聚乙酰氨基酰亚胺薄膜。

作为本发明一种优选的技术方案，步骤(2)中所述原料单体与所述二元酸酐的摩尔比例为1:1。

作为本发明一种优选的技术方案，步骤(2)中所述缩合反应温度为5～15℃。

作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)中反应料A的滴加速度为1～3mL/min。