[发明专利]一种聚酰亚胺的制备方法

说明书

本发明提供了一种聚酰亚胺的制备方法：a)二酐和二异氰酸酯在醛、酮等溶剂中，在惰性气体保护下微热生成七元环聚合物；b)在七元环聚合物的溶液中加入催化剂并加热反应，生成聚酰亚胺固体沉淀，同时释放出二氧化碳；c)当反应结束后，将体系降温过滤、滤出聚酰亚胺固体粉末，滤出的固体经过高温真空干燥、粉碎后得到粒径15‑80μm的聚酰亚胺粉末；滤液经过简单回收后可以重复使用。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺的制备方法，具体涉及芳香族聚酰亚胺粉末的制备方法，属于聚酰亚胺合成技术领域。

背景技术

聚酰亚胺是一种耐热型的高分子材料，广泛应用于航空航天、军工、电子产品、烟草机械、轴承保持架等特种高温材料领域。

传统的聚酰亚胺合成方法是二酐和二胺等摩尔在N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等非质子极性溶剂中进行缩聚形成聚酰胺酸，聚酰胺酸再经过去除溶剂、脱水亚胺化形成聚醚酰亚胺，美国专利文献US3179631和US3249588中对该传统合成方法进行了详细的介绍，但该方法仅适用于普通聚酰亚胺的合成，而不适用于结构特殊的聚酰亚胺的合成。原因在于，具有特殊结构的聚酰亚胺的合成不能直接使用二胺，因为具有特殊结构的聚酰亚胺在合成过程中通常需要使用的原料二胺在结构上也相对特殊，这一类结构特殊的二胺往往在空气中很不稳定，很快会变质，比如甲基间苯二胺。因此在合成这一类聚酰亚胺时候往往需要进行其他的合成路线。

但是，上述结构特殊的二胺对应的二异氰酸酯往往能够较稳定的存在，如甲苯二异氰酸酯。通常可以使用二异氰酸酯和二酐在氮气保护下进行反应，首先生成七元环物质，之后在加热的条件下进行脱二氧化碳反应，生成聚酰亚胺；这一类反应多是在非质子极性溶剂中进行，反应速率也较慢，尤其在酰胺类溶剂中反应更加复杂，获得高分子量的聚酰亚胺难度较大；并且柔性较强的聚酰亚胺通常可以溶解在极性溶剂中，因此想获得聚酰亚胺粉末，还需要将溶液在水中析出，这样就增加了析出、过滤、洗涤和溶剂回收的单元操作的步骤。

聚酰亚胺粉末粒径是聚酰亚胺模压加工前的一个重要参数，通常来讲，如果粒径在100μm以下时，可以很好地与其他添加材质实现均匀混合。而在传统非质子极性溶剂中合成的聚酰亚胺在用水或醇析出后，其颗粒很大，经干燥后有很强的韧性，需要高剪切粉碎，其粒径也很难达到100μm以下。

因此，需要对现有技术进行改进，寻找一种能够在聚酰亚胺制备过程中实现降低产品聚酰亚胺粉末粒径的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺的制备方法。通过溶剂选择将可溶于非质子极性溶剂中的聚酰亚胺变成在中等极性溶剂中的呈粉末状沉淀的聚酰亚胺固体。

为了实现以上发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

a)在沸点为130℃以上，优选130.6℃-203℃的中等极性的醛和/或酮溶剂中加入等摩尔量的二酐和二异氰酸酯，惰性气体保护下对反应体系加热，生成溶解于溶剂的聚合七元环物质；

b)在体系中加入选自叔胺、醚和三嗪类催化剂中的一种或多种，优选双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺、三嗪和偏三嗪中的一种或多种；对体系加热反应，使得聚合七元环物质转变为聚酰亚胺固体。

本发明，优选地，聚酰亚胺粉末的制备方法还包括步骤：

c)体系降温至室温、过滤，滤出聚酰亚胺固体，干燥并粉碎，得到粒径15-80μm聚酰亚胺粉末。