专利名称：一种芳香族聚苯并咪唑的制备方法
技术领域：
本发明属聚合物树脂的制备技术领域，特别涉及到一种芳香族聚苯并咪唑的制备方法。
背景技术：
聚苯并咪唑，英文名Polybenzimidazoles,简称PBI,属于无定型的特殊工程塑料。PBI是由美国国家航空航天局与美国空军材料实验室共同开发出的高性能树脂，具有非常优异的耐高温性、耐低温性、力学性能以及阻燃性能，同时具有耐磨、耐辐射、耐酸碱性，是一种极具应用前景的高性能树脂材料，应用领域涉及到航空航天、光学、微电子等诸多高科技领域。随着技术发展的需要，PBI的应用领域也逐渐向民用转移。然而，由于普通的PBI树脂只能溶解于硫酸等强酸，因此加工非常困难，PBI铸件的成型技术及纤维拉丝技术仅掌握在美国等极少数发达国家手中。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种芳香族聚苯并咪唑的制备方法，通过改变PBI的分子结构，在聚合物主链中引入醚键并增加一定组分的烷烃链段，调整了 PBI主链的刚性，同时提高了其在有机溶剂中的溶解性，使PBI树脂的易于加工。本发明的技术解决方案如下一种芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特点是该方法包括如下步骤第一步在氮气保护下，将等摩尔比的芳香族四胺和二酸单体加入到强酸性溶液中，进行缩聚反应，反应温度为100-25°'反应时间为O. 5-30h ；第二步将第一步所得产物倒入水中沉淀出聚合物，再将该聚合物用水反复洗涤后，在碱性溶液中浸泡以去除残留的酸，再浸泡在含有保险粉的沸水中O. 5-6h ；第三步将第二步所得产物在温度为50_150°C的真空环境下干燥，即得到芳香族聚苯并咪唑。所述的芳香族四胺是1，2，4，5-四氨基苯、1，2，5，6-四氨基萘、3，3’，4，4’-四氨基二苯砜、3，3’，4，4’ -四氨基二苯硫醚、3，3’，4，4’ -四氨基联苯或3，3’，4，4’ -四氨基联苯盐酸盐、3, 3’，4,4’ -四氛基二苯甲丽、3, 3’，4,4’ -四氛基二苯甲烧或2, 2-双[4- (3,4- 二氣基苯氧基)苯基]丙烧中的一种或者几种的混合物。当所述的芳香族四胺含有3，3’，4，4’ -四氨基联苯盐酸盐时，首先需将该芳香族四胺在氮气保护下加入强酸性溶液中加热搅拌脱除盐酸后再加入二酸单体。所述的二酸单体是4，4’ - 二羧基二苯醚和含4 10个碳的直链烷烃二酸(例如丁二酸、癸二酸、己二酸等)或它们的混合物。所述的4，4’ - 二羧基二苯醚与直链烷烃二酸的混合物中4，4’ -二羧基二苯醚占总的二酸的摩尔比例为5 95%。所述的强酸性溶液是多聚磷酸、多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液。所述的多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液中该五氧化二磷占溶液的质量比为5-30%。所述的碱性溶液是氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液。所述的保险粉是硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠或硫代硫酸铵。所述的保险粉在水溶液中的浓度为O. 1-5%。所述的芳香族聚苯并咪唑的具体反映方程式如下，其中O < m < 200，O < η < 200，4 < χ < IO0
权利要求
1.一种芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 第一步在氮气保护下，将等摩尔比的芳香族四胺和二酸单体加入到强酸性溶液中，进行缩聚反应，反应温度为100-250°c，反应时间为O. 5-30h ； 第二步将第一步所得产物倒入水中沉淀出聚合物，再将该聚合物用水反复洗涤后，在碱性溶液中浸泡以去除残留的酸，再浸泡在含有保险粉的沸水中O. 5-6h ； 第三步将第二步所得产物在温度为50-150°C的真空环境下干燥，即得到所述的芳香族聚苯并咪唑。
2.根据权利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的芳香族四胺是1，2，4，5_四氨基苯、1，2，5，6-四氨基萘、3，3’，4，4’-四氨基二苯砜、3，3’，4，4’-四氨基二苯硫醚、3，3’，4，4’ -四氨基联苯或3，3’，4，4’ -四氨基联苯盐酸盐、3，3’，4，4’ -四氨基二苯甲酮、3，3’，4，4’_四氨基二苯甲烷或2，2_双[4-(3，4-二氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或者几种的混合物。
3.根据权利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于当所述的芳香族四胺含有3，3’，4，4’ -四氨基联苯盐酸盐时，首先需将该芳香族四胺在氮气保护下加入强酸性溶液中加热搅拌脱除盐酸后再加入二酸单体。
4.根据权利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的二酸单体是4，4’ - 二羧基二苯醚和含4 10个碳的直链烷烃二酸或它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的4，4’-二羧基二苯醚与直链烷烃二酸的混合物中4，4’-二羧基二苯醚占总的二酸的摩尔比例为5 95%。
6.根据权利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的强酸性溶液是多聚磷酸、多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液。
7.根据权利要求6所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液中该五氧化二磷占溶液的质量比为5-30%。
8.根据权利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的碱性溶液是氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液或碳酸钾溶液。
9.根据权利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的保险粉是硫代硫酸钠、连二亚硫酸钠或硫代硫酸铵，该保险粉在水溶液中的浓度为O. 1-5%。
10.根据权利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制备方法，其特征在于所述的芳香族聚苯并咪唑具有如下结构，其中O < m < 200,0 < η < 200,4 < χ < 10。
全文摘要
本发明公开了一种芳香族聚苯并咪唑的制备方法，包括步骤第一步在氮气保护下，将等摩尔比的芳香族四胺和二酸单体加入到强酸性溶液中，进行缩聚反应，反应温度为100-250℃，反应时间为0.5-30h；第二步将第一步所得产物倒入水中沉淀出聚合物，再将该聚合物用水反复洗涤后，在碱性溶液中浸泡以去除残留的酸，再浸泡在含有保险粉的沸水中0.5-6h；第三步将第二步所得产物在温度为50-150℃的真空环境下干燥，即得到所述的芳香族聚苯并咪唑。本发明制备工艺简单，产物具有分子量高，热稳定性好，溶解性及成膜性优等特点。
文档编号C08G73/18GK102863620SQ20111018693
公开日2013年1月9日 申请日期2011年7月5日 优先权日2011年7月5日
发明者滕鑫, 顾晓军 申请人:上海帝埃碧化学科技有限公司