[发明专利]一种含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含脂环基团的聚酰胺‑酰亚胺及其制备方法。属于功能高分子材料领域；本发明合成了含脂环基团、酰胺键的二胺单体N,N'‑(环己烷‑1,4‑二基)双(4‑氨基苯甲酰胺)(NCHABA)，将含脂环基团、酰胺键的NCHABA和含三氟甲基结构的2,2'‑二(三氟甲基)二氨基联苯(TFDB)以不同摩尔比混合作为二胺单体，以六氟二酐(6FDA)为二酐单体，通过两步法制备了含脂环基团的聚酰胺‑酰亚胺薄膜。本发明的含脂环基团的聚酰胺‑酰亚胺具有的优异的透光性、较高的玻璃化转变温度、突出的力学性能，可用于制作柔性显示器基底。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，涉及一种含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺及其制备方法、及其在各领域的应用。

背景技术

聚酰亚胺由于同时具有较好的耐热性、耐溶剂性、化学稳定性和机械性能等，使得其综合性能较为突出，被广泛用于航空航天、核工业、微电子等领域。然而传统的聚酰亚胺由于含有苯环、酰亚胺环等基团，使得分子链强度较高，相互作用强烈，高度共轭，分子链致密堆砌，从而导致聚酰亚胺难溶于常见的有机溶剂，高温难熔融，加工困难，限制了其使用范围。同时，由于共轭结构的存在，聚酰亚胺内的吸电子二酐和供电子二胺在分子内和分子间易形成电荷转移络合物，从而导致聚酰亚胺透光度下降，普遍呈棕色或棕黄色，而且聚酰亚胺具有较高的热膨胀性难以满足封装要求，严重限制了聚酰亚胺在柔性光电器件和太阳能电池领域的应用。

二胺和二酐的官能团对电子的吸引强弱和空间位阻对聚酰亚胺的综合性能起决定作用。聚酰亚胺分子链上电子给体和电子受体的极性和相对位置都会影响聚酰亚胺的综合稳定。对于聚酰亚胺而言，二胺和二酐的结构对其性能的影响是相当的，一般来说，分子设计合成新型的二酐的难度和成本要明显高于合成具有类似结构的二胺，这也是目前市场上二胺的品种更为丰富的原因。因此通常开发新的聚酰亚胺等于设计新的二胺单体。CN107936275B公开了一种柔性无色透明的聚酰亚胺薄膜及其制备方法，CN103172891A公开了一种聚酰胺酸组合式化学亚胺化制造聚酰亚胺薄膜的方法，CN104356386公开了一种含氟和异丙基结构的可溶性聚酰亚胺及其制备方法。多项专利和多篇论文公开或发表了多种结构类型的聚酰亚胺及其制备途径，这些产品主要是薄膜、树脂粉末，主要用途依然是围绕薄膜、胶黏剂、染料等领域。

含脂环结构的聚酰亚胺由于具有溶解特性，在某些溶剂中具有良好的溶解性能，同时其分子内电子转移络合物较少，透光性较好，因此可以促进其在某些特殊领域的应用。本发明从含脂环结构的单体和含三氟甲基的单体出发，设计和制备了含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺。含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺由于具有良好的透光性、热稳定性和柔韧性，因此在耐高温薄膜和复合材料具有很高的应用前景。此外，还可以应用于高性能薄膜、太阳能电池基底、光电材料等领域。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提出一种含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺及其制备方法，用于提高聚酰胺-酰亚胺的溶解性、透光性，通过改变二胺单体的摩尔比，从而达到调控其透光率和玻璃化转变温度的目的，使其在提高其加工性能的基础上，还能够使其用于柔性显示基底、光电材料、热塑性复合材料等领域。

技术方案：本发明所述的一种含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺，所述含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺的分子结构通式如下所示：

式中，所述的含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺采用的二酐单体为6FDA，所述6FDA具有如下的分子结构：

所述的含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺采用的混合二胺单体分别为NCHABA和TFDB，其分子结构分别为：

其中，所采用的二酐单体与采用的混合二胺单体的摩尔比为：1.01～1.02:1。

进一步的，一种含脂环基团的聚酰胺-酰亚胺的制备方法，具体操作步骤如下：