含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺及其制备方法

文档序号:9211375阅读:356来源:国知局
含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料科学领域,特别涉及一种含叔丁基和吗啉基结构的可溶性 聚酰亚胺及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺是一类重要的功能性耐高温聚合物,不仅可作为复合材料基体、电子封 装材料、气体分离应用于膜现代高科技领域中,而且已经广泛应用于航天航空、汽车工业、 电子电气工业等。聚酰亚胺(PI)是分子结构中含酰亚胺环结构的一类高性能聚合物。尽 管这类耐高温材料具有优异的热学性能和力学性能,但由于它们所具有的刚性主链结构、 以及分子间存在的强相互作用和分子链的紧密堆积,致使大部分商品化的聚酰亚胺都具有 很高的熔融温度,又不溶于有机溶剂(大多只溶于浓硫酸),给其成型加工带来困难。此外, 传统的聚酰亚胺由于分子主链高度的芳香共轭性和分子链内电荷络合转移作用,其薄膜大 多具有很深的颜色和较差的光学透明性。为了克服上述困难,制备出溶解性能好、易于加工 等综合性能优异的聚酰亚胺材料,相关科研部门投入了大量的人力、物力、财力从事这方面 的研发工作。
[0003] 可溶性聚酰亚胺是近年来研宄的热点,其中采用合成具有大空间位阻及非共平面 结构的聚酰亚胺材料,通过破坏主链的刚直链结构和分子间的相互作用力,从而得到高度 可溶的聚酰亚胺材料。此方法单体合成简单、价格廉价、材料综合性能优异等优点,是目前 普遍采用合成可溶性聚酰亚胺的方法之一。例如沈玉全等人报道了一种侧链带偶氮官能团 的聚酰亚胺的制备方法(CN1057782C);杨士勇等人报道了一种热固性聚酰亚胺树脂及其制 备方法和应用(CN1085692C);黄卫等人报道了含特丁基可溶性聚酰亚胺材料及其制备方法 (CN1148399C)。此类材料具有良好的热性能、优异的溶解性能、高的光学透明性、低介电常 数及低吸湿率等综合性能,在航空航天、微电子及光电子等领域得到广泛的应用。
[0004] 通过分子设计将非共平面结构和取代基团引入到聚酰亚胺结构中制备可溶性聚 酰亚胺。在聚酰亚胺中引入大取代基叔丁基和吗啉基,提高了聚酰亚胺的溶解性能,不仅 可以溶解在高沸点有机溶剂N,N'-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N'-二甲基乙酰胺(DMAc)、 N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)及间甲酚中,而且还能较好的溶解在低沸点的 溶剂四氢呋喃(THF)、氯仿(CHC13)、二氯甲烷(CH2C12)、乙酸乙酯及丙酮中,使得难溶的聚 酰亚胺低温固化成膜成为可能。这类聚酰亚胺材料还具有优异的热性能、光学性能和介电 性能等。在热性能方面,与商品化的聚酰亚胺相比,虽然热性能在一定程度上的降低,但其 玻璃化温度(rg)仍然保持在300 °C以上、热分解温度(7;)在500 °C以上,此类材料在航空 航天、微电子及光电子等应用领域足以满足其使用要求。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提供一种含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺及其制备方 法。
[0006] 本发明的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺的结构式为:
[0007] 其中Ar为下列11种芳香结构式中的一种:
[0008] 本发明的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺的制备步骤为: (1)在氮气保护下,将等摩尔的芳香二胺单体和芳香二酐单体充分溶解在非质子极性 溶剂N,N-二甲基乙酰胺中,反应体系中单体总用量使其固含量为10%,在室温下搅拌反应 24小时,制得前驱体聚酰胺酸溶液。
[0009] (2)将步骤(1)制得的聚酰胺酸溶液溶于体积比为6:4的乙酸酐-吡啶混合溶液, 在室温下搅拌反应1小时,再在120°C下搅拌反应8小时制得聚酰亚胺溶液,冷却至室温, 缓慢倒入甲醇或乙醇中得到淡黄色纤维状沉淀并过滤,滤出物放入真空干燥箱80°C下干燥 后,即制得含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺。
[0010] 所述芳香二胺单体含有叔丁基和吗啉基结构,化学名为3,3^ -二叔丁 基-4, V -二氨基苯基-吗啉基苯基甲烷,其结构式为:
[0011] 所述芳香二酐单体为3,3',4,4'-均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯 四甲酸二酐、3,3' ,4,4'-二苯醚四甲酸二酐、3,3' ,4,4'-二苯砜四甲酸二酐、 3,3',4,4'-二苯酮四甲酸二酐、3,3,,4,4'-二苯硫醚四甲酸二酐、1,4_双(3, 4-二 羧基苯氧基)-2, 2',3-三甲基苯二酐、2, 2-双(3, 4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,1-双 [4-(3, 4-二羧基苯氧基)苯基]环己烷二酐、2, 2-双(3, 4-二羧基苯基)丙烷二酐或 2, 2-双[4-(3, 4-二羧基苯氧基)苯基]六氟丙烷二酐。
[0012] 本发明的优点: (1)本发明的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺具有良好的溶解性能,可溶于 常规的高沸点有机溶剂%舻-二甲基甲酰胺(DMF)、% ^-二甲基乙酰胺(DMAc )、N-甲基 吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)及间甲酚(^rCresol)等,还能溶于低沸点溶剂THF、 CHC13、CH2Cl2、乙酸乙酯及丙酮中。其中聚合物在低沸点溶剂中的溶解特性,可实现低温固 化成膜工艺,从而使得材料在微电子领域得到广泛的应用。
[0013] (2)本发明的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺具有优越的耐热稳定性, 玻璃化转变温度(rg)在300°C以上,热分解起始温度(7;)范围为500°C以上,残炭率都在60% 以上。
[0014] (3)本发明的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺具有优异的光学性能,截 止波长范围为300~350nm,透过率为80%的波长400~550nm〇
[0015] (4)本发明的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺具有低介电常数,介电常 数都在I. 50~3. 00之间。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺的结构通式。
[0017] 图2为本发明实施例1制备的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺的结构 式。
[0018] 图3为本发明实施例2制备的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺的结构 式。
[0019] 图4为本发明实施例3制备的含叔丁基和吗啉基结构的可溶性聚酰亚胺的结构 式。
[0020] 图5为本发明实施例4制备的含叔丁基和吗
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1