[发明专利]一种聚苯并咪唑类树脂的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚苯并咪唑类树脂的制备方法，是由具有式2所示化学结构的芳族四胺与具有式3所示化学结构的六氯丙酮在反应溶剂中、于45～55℃下反应得到具有式1所示化学结构的聚苯并咪唑类树脂，其化学反应式如下：其中，R为四价芳基核，化合物2中的四个氨基成对出现在R中相邻碳原子的邻位碳原子上，n选自10至100中的任一整数。本发明提供的制备方法，芳族四胺与六氯丙酮在45～55℃下反应即可制得聚苯并咪唑类树脂，操作简单，绿色环保、反应条件温和、生产效率高，适用于工业化生产聚苯并咪唑类树脂。

技术领域

本发明是涉及一种聚苯并咪唑(PBI)类树脂的制备方法，属于树脂材料技术领域。

背景技术

聚苯并咪唑(PBI)是已知的一类化合物，具有超高的热稳定性，PBI外层织物被认为是消防服的高性能优质材料。

迄今为止，PBI的商业化工艺一直是熔融/固体聚合，熔融/固体聚合通常分两个步骤进行，先由四元胺与二酸或二酯在高温下熔融缩聚，生成可溶性的聚氨基酰胺，然后通过脱水环化反应生成咪唑环聚合物。脱水环化反应通常是以多聚磷酸作为反应溶剂和脱水剂，先在180℃的温度下反应，然后在高于200℃的温度下脱水成环。虽然这种工艺生产出的PBI取得了巨大的商业化成功，但是还是存在以下问题：

1)环境不友好：以多聚磷酸作为反应溶剂和脱水剂，在反应结束后需要大量清水稀释并过滤掉，这部分多聚磷酸对环境造成污染；

2)反应温度高达200℃，反应条件苛刻。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种绿色环保、反应条件温和、适用于工业化生产的聚苯并咪唑类树脂的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种聚苯并咪唑类树脂的制备方法，是由具有式2所示化学结构的芳族四胺与具有式3所示化学结构的六氯丙酮在反应溶剂中、于45～55℃下反应得到具有式1所示化学结构的聚苯并咪唑类树脂，其化学反应式如下：

其中，R为四价芳基核，化合物2中的四个氨基成对出现在R中相邻碳原子的邻位碳原子上，n选自10至100中的任一整数。

一种实施方案，所述R、化合物2、化合物1分别对应选择以下所示中的任意一种：

其中，X选自-O-、-S-、-SO₂-、-C-或C₂-C₆的烯烃基(例如，-CHCH-、-CHCHCH₂-)中的任意一种。

一种实施方案，芳族四胺(即化合物2)：六氯丙酮(即化合物3)的摩尔比为(2～10):1，以3:1为佳。

一种实施方案，聚苯并咪唑类树脂的制备，包括如下具体操作：

先在无氧条件下，将具有式2所示化学结构的芳族四胺与具有式3所示化学结构的六氯丙酮溶于反应溶剂中、于45～55℃下反应5～15分钟，然后在有氧条件下继续于45～55℃下反应10～15小时，结束反应，收集产物(具体为：过滤，滤饼用乙醇洗涤1～3次后干燥)，即得到所述聚苯并咪唑类树脂。

一种实施方案，所述反应溶剂选自水、乙醇、甲醇、乙二醇、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基-2-吡咯烷酮、四甲基亚砜中的至少一种。

与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：

实验表明：本发明提供的制备方法，芳族四胺与六氯丙酮在45～55℃下反应即可制得聚苯并咪唑类树脂，操作简单，绿色环保、反应条件温和、生产效率高，适用于工业化生产聚苯并咪唑类树脂，相对于现有技术具有显著性进步和突出的有益效果。