本发明涉及一种聚酰亚胺及其合方法。
背景技术：
聚酰亚胺(pi)作为一类高性能聚合物,具有优异的耐热性、耐辐照和电气性能,已被广泛应用于航空、航天和微电子等技术领域。而在航空、微电子等行业技术的不断发展，对材料的耐热性、力学性能等均有较大的要求。当今要求高分子材料能够耐高温，并且能再高温中长时间使用。在对耐高温聚酰亚胺的研究中，提高聚酰亚胺的耐热性主要须从其分子结构分析，在聚酰亚胺中引入杂环基团，能够显著提高聚酰亚胺的耐热性。杂环的引入不单单在于提高聚酰亚胺的耐热性，也同时提高聚酰亚胺的力学性能和使得产品在光及电等性能方面有所提高。由于芳香族聚酰亚胺的分子链强度较大，在聚酰亚胺中引入醚基基团能够增大分子链的长度，增大其柔顺性。聚酰亚胺的最大缺点在于其吸水性较大，使到聚酰亚胺的性能下降，在聚酰亚胺结构当中引入含有氯、氟等基团对其疏水性有较大的改善。
将杂环结构、卤素原子引入聚酰亚胺结构当中,并结合其低成本的合成路线,探索制备结构新颖的杂环类新型聚酰亚胺，从而适应时代发展趋势的要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种含聚酰亚胺聚合物及其合成方法，该方法合成的聚酰亚胺具有耐热性、力学性能比传统聚酰亚胺性能要好，而且克服传统聚酰亚胺的吸水性较大的缺点。含噁唑环的聚酰亚胺在光及电性能方面也有所提高，有利于其在微电子上的应用。
本发明的聚酰亚胺结构式为：
本发明的聚酰亚胺合成方法通过以下步骤得到：
a1、以4-氯-2-氟苯酚作为原料，在酸酐和催化剂作用下形成4-氯-2-氟苯氧基乙酰；
a2、4-氯-2-氟苯氧基乙酰与对羟基苯甲酸反应，在催化剂无水碳酸钾作用下和极性溶剂下，经油浴加热反应得到反应后体系，将反应液倒入去离子水中搅拌至白色沉淀出现，过滤，洗涤，干燥得到4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酸；
a3、4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酸在氯化亚砜的作用下加热回流反应，得到4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酰氯；
a4、4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酰氯溶解在thf中，冰水浴下缓慢滴加水合肼，逐渐有白色沉淀出现,搅拌,抽滤,洗涤,干燥得对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲基二酰肼；
a5、对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲基二酰肼在氯化亚砜溶液中加热回流得到对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑；a6、对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑在碱性条件下，去除体系中的乙酰氧基基团，得到单体对(3-氟-4-羟基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑；
a7、对反应装置进行水洗，干燥处理，向反应装置通入惰性气体，将单体对(3-氟-4-羟基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑溶解于极性非质子溶剂中，加入催化剂ki和带水剂甲苯；
a8、反应一段时间后直到带水完毕，带水剂甲苯被蒸出，加入大致等摩尔数的双氯代酞酰亚胺二苯醚单体,反应,将聚合物溶液沉降,洗涤,抽提,干燥后得到聚酰亚胺。
其中步骤a1所述的酸酐为乙酸酐
其中步骤a1所述的催化剂为98％的浓硫酸；
其中步骤a2所述的极性溶剂：n,n-二甲基甲酰胺；n,n-二甲基乙酰胺；n,n-二乙基甲酰胺；n,n-二乙基乙酰胺；二甲基亚砜；二甲基砜；n-甲基吡咯烷酮；三甲基尿素；六甲基磷酰胺；吡啶；甲基吡啶；n-环己基-2-吡咯烷酮等一种；
其中步骤a2的油浴加热温度为160-180℃，恒温时间长18至24小时；
其中步骤a3所述将4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酸在氯化亚砜溶液中加热回流8至10小时，氯化亚砜溶液的质量百分比≥99.9％；
其中步骤a4所述thf溶液质量百分比≥99％，水合肼的质量百分比≥85％；
其中步骤a5所述氯化亚砜溶液质量百分比≥99％，加热回流时间为5至7小时；
其中步骤a6所述在丙醇溶液中加入10％氢氧化钠溶液，脱出乙酰氧基；
其中步骤a7所述的惰性气体：氮气、氩气；催化剂ki和带水剂甲苯；
其中步骤a7所述的极性非质子溶剂为：二甲基亚砜、n一甲基吡咯烷酮或二苯砜。
原料双氯代酞酰亚胺二苯醚单体化学结构式为:
其中步骤a8所述聚合反应温度为160℃至180℃，反应时间为10至12小时；
合成反应方程式如下：
本发明优点：
1、本发明的对(3-氟-4-羟基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑中引入醚基(c-o-c),醚基基团的极性较弱,而且c-o-c键键长增大，分子链柔性增加，从而降低由其制备的聚酰亚胺的极性，同时噁二唑中引入含氟基团，含氟基团作为强疏水基，因此对降低聚酰亚胺的吸水率效果明显；
2、本发明的对(3-氟-4-羟基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑与二酐单体聚合得到的聚酰亚胺含有芳香族结构与氮杂环结构，对聚酰亚胺的耐热性和力学性能均有较大的提高；
3、本发明的对(3-氟-4-羟基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑中噁二唑基团吸电子作用的影响使苯氧负离子的电子密度相对降低,亲核性相对减弱；
4、本发明的聚酰亚胺中杂环的引入不单单在于提高聚酰亚胺的耐热性，也同时提高聚酰亚胺的力学性能和使得产品在光及电等性能方面有所提高；
具体实施方式
本发明的聚酰亚胺合成方法通过以下步骤得到：
a1、以4-氯-2-氟苯酚作为原料，在酸酐和催化剂作用下形成4-氯-2-氟苯氧基乙酰；
a2、4-氯-2-氟苯氧基乙酰与对羟基苯甲酸反应，在催化剂无水碳酸钾作用下和极性溶剂下，经油浴加热反应得到反应后体系，将反应液倒入去离子水中搅拌至白色沉淀出现，过滤，洗涤，干燥得到4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酸；
a3、4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酸在氯化亚砜的作用下加热回流反应，得到4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酰氯；
a4、4-(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲酰氯溶解在thf中，冰水浴下缓慢滴加水合肼，逐渐有白色沉淀出现,搅拌,抽滤,洗涤,干燥得对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲基二酰肼；
a5、对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯甲基二酰肼在氯化亚砜溶液中加热回流得到对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑；a6、对(3-氟-4-乙酰氧基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑在碱性条件下，去除体系中的乙酰氧基基团，得到单体对(3-氟-4-羟基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑；
a7、对反应装置进行水洗，干燥处理，向反应装置通入惰性气体，将单体对(3-氟-4-羟基苯氧基)苯-1,3,4-噁二唑溶解于极性非质子溶剂中，加入催化剂ki和带水剂甲苯；
a8、反应一段时间后直到带水完毕，带水剂甲苯被蒸出，加入大致等摩尔数的双氯代酞酰亚胺二苯醚单体,反应,将聚合物溶液沉降,洗涤,抽提,干燥后得到聚酰亚胺。