一种主链氟硅改性聚酰亚胺的制备方法

文档序号:9559682阅读:429来源:国知局
一种主链氟硅改性聚酰亚胺的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种主链氟硅改性聚酰亚胺的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚酰亚胺,被誉为是本世纪最有希望的工程塑料,具有优异的热稳定性、机械性能和电性能,已经广泛应用于航空、航天和微电子工业中。尤其是浅色甚至无色的高透明性聚酰亚胺,可以用于光学或光-电领域,如柔性太阳辐射保护膜,液晶显示器取向膜和光学半波导材料等。然而传统的聚酰亚胺其吸湿膨胀进而导致水解的不足也限制了其在航空航天、精密电子等尖端领域的应用。解决方案之一是高耐热低吸湿含氟聚酰亚胺,含氟聚酰亚胺因其结构上具有高拉电子作用的含氟基团,故具有较低的电子极化度,低的内聚能和表面自由能,表现出疏水性。
[0003]此外,在保持综合性能的同时,为克服聚酰亚胺的难加工性,科研工作者进行了大量的研究:1)在二酐或二胺单体中引入全氟烷基单元或不对称的取代基可使聚酰亚胺的溶解性大为增加;2)将柔性硅氧烷嵌段引到聚酰亚胺骨架结构,用含硅二酐单体或含硅二胺单体制备的含硅聚酰亚胺其加工性大大改善,且具有良好的溶解性、憎水性、透气性、抗冲击性、耐紫外光性以及在富氧环境中的抗降解性。此外含硅聚酰亚胺还展现出对无机材料、金属材料等基材良好的粘合性。
[0004]含氟聚酰亚胺虽具有良好的低吸湿性,由于其表面能很低,使其与其它材料之间的延展性较差,对各种基材表现出较差的粘结性。硅改性的聚酰亚胺不仅具有较好加工性而且具有良好的粘合性,基于此本发明报道了一种主链氟硅改性的聚酰亚胺材料制备方法,拓展了聚酰亚胺材料的研究领域。

【发明内容】

[0005]本发明提供了一种主链氟硅改性聚酰亚胺的制备方法。本发明的方法操作简单,易工业化生产。
[0006]一种主链氟硅改性聚酰亚胺的制备方法,其特征在于该方法的步骤依次为:
A将全氟烷基二醇与甲苯二异氰酸酯室温反应8~16h,即可得到全氟二醇异氰酸酯;
B将全氟二醇异氰酸酯、芳香四酸二酐依次溶于有机溶剂中,氮气气氛下,加热到50-80°C搅拌4~6 h,即得到主链含氟的聚酰亚胺;
C将含硅二胺和芳香四酸二酐依次加入到主链含氟的聚酰亚胺溶液中,氮气气氛下室温反应4~8 h,即得到主链含氟硅聚酰亚胺的预聚体,涂膜烘烤即得主链氟硅改性的聚酰亚胺材料。
[0007]所述全氟烷基二醇与甲苯二异氰酸酯的摩尔比为1: 2?1: 2.1。
[0008]所述全氟烷基二醇为1H,1H,8H,8H-全氟 _1,8_ 辛二醇、1H,1H,10H,10H-全氟 _1,10-癸二醇或 1H,1H,12H,12H-全氟-1,12-十二烷二醇。
[0009]所述全氟二醇异氰酸酯与芳香四酸二酐的摩尔比为1: 1?1: 1.1。
[0010]步骤B所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N- 二甲基甲酰胺、N,N- 二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。
[0011]步骤C所述主链含氟的聚酰亚胺、含硅二胺和芳香四酸二酐的摩尔比为1: 2: 2 ?4: 1: 1。
[0012]所述含硅二胺为1,3-双(3-氨基丙基)_1,1,3,3-四甲基二硅氧烷。
[0013]所述芳香四酸二酐为4,4’ -双邻苯二甲酸酐、4,4’ -氧双邻苯二甲酸酐或4,4’ -(六氟异丙烯)二酞酸酐。
[0014]步骤C中所述涂膜烘烤的温度为80~220°C。
[0015]本发明操作简单,适合于工业放大,且无需任何昂贵的专业设备即可制备憎水性、透光性优异的含氟聚酰亚胺薄膜,所得到的氟硅改性的无色高透明性聚酰亚胺薄膜可用作光学材料。
【具体实施方式】
[0016]
实施例1
(1)全氟二醇异氰酸酯的制备
在10 mL的圆底烧瓶中依次加入2.31 g (5 mmol) 1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇、5mL N,N-二甲基甲酰胺,然后慢慢滴加1.74g (lOmmol)甲苯二异氰酸酯,常温下搅拌反应12h,得到无色透明的全氟二醇异氰酸酯溶液。
[0017](2)含氟聚酰亚胺(F-0DPA)的制备
在干燥并通有氮气的25 mL的两口圆底烧瓶中依次加入1.55 g (5mmol) 4,4’-氧双邻苯二甲酸酐(0DPA)和15mL N,N-二甲基甲酰胺,升温到60°C,然后慢慢滴加5mmol新制备的全氟二醇异氰酸酯,氮气气氛中反应4h,得到无色透明的含氟聚酰亚胺溶液。
[0018](3)主链氟硅改性的聚酰亚胺(F-S1-0DPA)薄膜的制备
取1 mmol的含氟聚酰亚胺溶液,氮气气氛下慢慢加入0.124g (0.5mmol) 1,3_双(3-氨基丙基)-1,1,3,3_四甲基二硅氧烷,随后加入0.155g (0.5mmol) 4,4’-氧双邻苯二甲酸酐(0DPA)常温搅拌4h,将所制备含氟聚酰亚胺粘稠液涂在洁净玻璃表面,于烘箱中按下述温度依次烘烤(80°C,2h; 100°C,lh; 120°C,lh; 150°C,lh; 180°C,lh; 220°C,lh),得到无色的氟硅改性的聚酰亚胺薄膜。该聚酰亚胺薄膜的静态水接触角为90°,附着力可达到II级以上。
[0019]实施例2
(1)全氟二醇异氰酸酯的制备同实施例1。
[0020](2)含氟聚酰亚胺(F-6FDA)的制备
在干燥并通有氮气的50 mL的两口圆底烧瓶中依次加入2.22 g (5mmol) 4,4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和15mL N,N_ 二甲基甲酰胺,升温到70°C,然后慢慢滴加5mmol新制备的全氟二醇异氰酸酯,氮气气氛中反应4h,得到无色透明的含氟聚酰亚胺溶液。
[0021](3)主链氟硅改性的聚酰亚胺(F-Si_6FDA)薄膜的制备
取1 mmol的含氟聚酰亚胺溶液,氮气气氛下慢慢加入0.248g (lmmol) 1,3_双(3-氨基丙基)-1,1,3,3_四甲基二硅氧烷,随后加入0.444g (lmmol) 4,4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐^FDA)常温搅拌4h,将所制备含氟聚酰亚胺粘稠液涂在玻璃表面,于烘箱中按下述温度依次烘烤(80°C,2h; 100°C, lh; 120°C,lh; 150°C,lh; 180°C,lh; 220°C,lh),得到无色的氟硅改性的聚酰亚胺薄膜。该聚酰亚胺薄膜的静态水接触角为105°,附着力可达到II级以上。
【主权项】
1.一种主链氟硅改性聚酰亚胺的制备方法,其特征在于该方法的步骤依次为: A将全氟烷基二醇与甲苯二异氰酸酯室温反应8~16h,即可得到全氟二醇异氰酸酯; B将全氟二醇异氰酸酯、芳香四酸二酐依次溶于有机溶剂中,氮气气氛下,加热到50-80°C搅拌4~6 h,即得到主链含氟的聚酰亚胺; C将含硅二胺和芳香四酸二酐依次加入到主链含氟的聚酰亚胺溶液中,氮气气氛下室温反应4~8 h,即得到主链含氟硅聚酰亚胺的预聚体,涂膜烘烤即得主链氟硅改性的聚酰亚胺材料。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述全氟烷基二醇与甲苯二异氰酸酯的摩尔比为1: 2?1: 2.1。3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述全氟烷基二醇为1H,1H,8H,8H-全氟-1,8-辛二醇、1H,1H,10H,10H-全氟-1,10-癸二醇或 1H,1H,12H,12H-全氟-1,12-十二烷二醇。4.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述全氟二醇异氰酸酯与芳香四酸二酐的摩尔比为1: 1?1: 1.1。5.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤B所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。6.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤C所述主链含氟的聚酰亚胺、含硅二胺和芳香四酸二酐的摩尔比为1: 2: 2?4: 1: 1。7.如权利要求1或6所述的方法,其特征在于所述含硅二胺为1,3_双(3-氨基丙基)-1,1,3,3_四甲基二硅氧烷。8.如权利要求1、4或6所述的方法,其特征在于所述芳香四酸二酐为4,4’-双邻苯二甲酸酐、4,4’ -氧双邻苯二甲酸酐或4,4’ -(六氟异丙烯)二酞酸酐。9.如权利要求1所述的方法,其特征在于步骤C中所述涂膜烘烤的温度为80~220°C。
【专利摘要】本发明公开了一种主链氟硅改性聚酰亚胺的制备方法,该方法的步骤依次为:A将全氟烷基二醇与甲苯二异氰酸酯室温反应8~16h,即可得到全氟二醇异氰酸酯;B将全氟二醇异氰酸酯、芳香四酸二酐依次溶于有机溶剂中,氮气气氛下,加热到50-80℃搅拌4~6?h,即得到主链含氟的聚酰亚胺;C将含硅二胺和芳香四酸二酐依次加入到主链含氟的聚酰亚胺溶液中,氮气气氛下室温反应4~8h,即得到主链含氟硅聚酰亚胺的预聚体,涂膜烘烤即得主链氟硅改性的聚酰亚胺材料。用本发明的方法所制备的氟硅改性的聚酰亚胺薄膜具有良好的憎水性、透光性、成膜性及附着性能,且本发明操作方法简单,适用于工业放大。
【IPC分类】C08L79/08, C08G73/10, C08J5/18
【公开号】CN105315466
【申请号】CN201510911678
【发明人】周峰, 叶谦, 王晓龙
【申请人】中国科学院兰州化学物理研究所
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年12月11日
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