[发明专利]聚芳硫醚酰亚胺类聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚芳硫醚酰亚胺类聚合物及其制备方法，属于高分子合成领域。

背景技术

聚芳硫醚和聚酰亚胺都是性能优良的特种工程塑料，具有良好的力学性能和热性能。聚芳硫醚耐腐蚀性、可加工性较好，聚酰亚胺耐高温和低温且介电性能优异，但不耐强碱，可加工性差。聚芳硫醚酰亚胺兼具聚芳硫醚和聚酰亚胺的优点，有较高的玻璃化温度和熔融温度，耐腐蚀性较聚酰亚胺有所提高。本发明以4-氯代苯酐、芳香二胺和硫化钠为原料，通过加热生成酰亚胺环制备聚芳硫醚酰亚胺类聚合物。该类聚合物用于特种工程塑料或高性能高分子复合材料的树脂基，制备耐热、耐化学腐蚀的部件和制品，有广泛的应用前景。

日本专利JP2229829A报道了加入催化剂和脱水剂并加热使二氯代芳香酰胺酸转化成二氯代芳香酰亚胺(化学成环法)，分离提纯后再与硫化钠在高压下反应得到聚芳硫醚酰亚胺类聚合物，但大量催化剂、脱水剂和溶剂的使用造成成本增加、污染环境，且高压反应对设备要求高。本发明者的前期工作已授权的中国专利ZL200510021105.6，发明名称为《聚芳硫醚砜酰亚胺及其制备方法》是以4-氯代苯酐和4，4’-二氨基二苯砜通过化学成环法合成二氯代芳香酰亚胺单体，再通过和硫化钠或硫氢化钠在常压下反应得到聚芳硫醚砜酰亚胺，但需分离提纯单体，操作不连续。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种聚芳硫醚酰亚胺类聚合物及其制备方法，其特点是采用4-氯代苯酐、芳香二胺和硫化钠在常压下合成聚芳硫醚酰亚胺类聚合物。通过改变芳香二胺的种类，得到多种聚芳硫醚酰亚胺类聚合物。

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

聚芳硫醚酰亚胺类聚合物的制备方法的原料由以下组分组成：

溶剂                      100-500份

4-氯代苯酐                36.5份

芳香二胺                  10.8-24.8份

以含量60％计的硫化钠              12.8-13.1份

碱性化合物                        0.1-1份

并按以下工艺步骤和工艺参数制备：

将上述组分中的溶剂、4-氯代苯酐和芳香二胺加入到带有搅拌器、温度计、分水器、冷凝管和氮气进出管的反应器中，在氮气保护下，室温搅拌反应2-6小时，在温度160-230℃间脱水反应1-3小时；降温至80-120℃时，加入以含量60％计的硫化钠，在0.5-2小时内升温到160-230℃；降温至160-180℃时，加入碱性化合物，在温度160-230℃保持2-8小时，获得聚芳硫醚酰亚胺类聚合物。其结构式为：

其中n＝2-100

中的至少一种。

溶剂为N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、六甲基磷酰三胺、N，N-二甲基乙酰胺和环丁砜中的至少一种。

芳香二胺的结构式为：

H₂N——X——NH₂

其中中的至少一种。

碱性化合物为碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、氢氧化钠或氢氧化钾中任一种。

聚芳硫醚酰亚胺类聚合物的制备方法包括以下步骤：

(1)二氯代芳香酰胺酸的制备

将溶剂100-500份，4-氯代苯酐36.5份依次加入带有搅拌器、温度计、分水器、冷凝管和氮气进出管的反应器中，在氮气保护下，室温搅拌，待固体溶解完毕后，加入3，3’-二氨基二苯砜24.8份或对苯二胺10.8份或间苯二胺10.8份或与24.8份3，3’-二氨基二苯砜等摩尔的这三种二胺中的至少一种，室温下搅拌反应2-6小时得到二氯代芳香酰胺酸溶液；

(2)二氯代芳香酰亚胺的制备

将上述二氯代芳香酰胺酸溶液在温度160-230℃保持1-3小时，待水分充分分离出来后获得二氯代芳香酰亚胺溶液；

(3)聚芳硫醚酰亚胺的制备

将上述二氯代芳香酰亚胺溶液冷却至80-120℃时，加入以含量60％计的硫化钠12.8-13.1份，在0.5-2小时内升温到160-230℃，降温至160-180℃时，加入碱性化合物0.1-1份，在温度160-230℃保持2-8小时，获得聚芳硫醚酰亚胺类聚合物，将上述反应物趁热倒入水中，析出聚合物，经洗涤、干燥后再分别用去离子水、丙酮抽提，干燥得到纯的聚芳硫醚酰亚胺类树脂。