[发明专利]聚酰亚胺树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及树脂技术领域，更具体地说，涉及一种聚酰亚胺树脂及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺树脂具有高的玻璃化转变温度、优异的耐热氧化稳定性和力学性能，同时，以其为树脂基体与碳纤维复合制备的复合材料是目前耐温等级最高的树脂基复合材料，在航空、航天、空间技术等领域具有重要的应用价值。

按照聚酰亚胺树脂中所采用的反应性封端剂的种类，聚酰亚胺树脂主要分为双马来酸亚胺树脂、PMR型聚酰亚胺树脂和苯炔基封端的聚酰亚胺树脂等三大类。其中，最具代表性的PMR型聚酰亚胺树脂为PMR-15聚酰亚胺树脂(U.S.Patent3,745,149)，以PMR-15聚酰亚胺树脂为基体树脂的碳纤维复合材料可在316℃的高温下长期使用。但是，PMR-15聚酰亚胺树脂的熔融性能较差，成型工艺性能低，需采用模压成型工艺，从而难于制备结构复杂的制件。

与模压成型工艺相比，树脂转移模塑(RTM)成型工艺具有效率高、工艺适应性强、制件尺寸精度高、部件整体成型性能优异等优点，但是，其要求基体树脂具有较低的注射温度，且在注射温度下具有较低的熔体粘度。目前，国内北京化学所与长春应化所均开展了RTM用树脂的研究工作。例如，长春应化所与北京航空材料研究院合作开发了以异构联苯二酐为单体的牌号为PI-9731的聚酰亚胺树脂，并对其基本性能及复合材料进行了研究(宇航材料工艺，2010，2：41、材料工程，2007，80：84)，研究结果表明，该聚酰亚胺树脂可在280℃进行注射成型。但是，由于该聚酰亚胺树脂的注射温度较高，对设备的磨损比较大，并且对于设备的密封等提出了苛刻要求。

因此，本发明人考虑，提供一种聚酰亚胺树脂，该树脂在较低温度下可注射成型。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚酰亚胺树脂，该树脂在较低温度下可注射成型。

本发明提供一种具有式(I)结构的聚酰亚胺树脂，

其中，Ar选自下列1)～3)结构中任意一种或几种：

Ar′选自下列4)～10)结构中任意一种或几种：

n为聚合度，n满足聚酰亚胺树脂的数均分子量为750g/mol～2500g/mol。

优选的，所述聚酰亚胺树脂在260℃～280℃下的熔体黏度为0.01～2Pa.s。

本发明还提供一种聚酰亚胺树脂的制备方法，包括：

将式(III)结构的二胺、式(II)结构的二酐和4-苯乙炔苯酐在有机溶剂中反应，得到聚酰亚胺酸溶液；

将聚酰亚胺酸溶液加入甲苯或二甲苯中，回流反应，得到聚酰亚胺树脂，

其中，Ar选自下列1)～3)结构中任意一种或几种：

Ar′选自下列4)～10)结构中任意一种或几种：

优选的，所述式(III)结构的二胺、式(II)结构的二酐和4-苯乙炔苯酐的摩尔比为(0.1～5)∶(1.1～6)∶2。

优选的，所述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N-甲基吡咯烷酮。

本发明还提供一种聚酰亚胺树脂的制备方法，包括：

将式(III)结构的二胺、式(II)结构的二酐和4-苯乙炔苯酐在有机溶剂中反应，得到聚酰亚胺酸溶液；

向所述聚酰亚胺酸溶液中加入乙酸酐和三乙胺，脱水亚胺化反应，得到聚酰亚胺树脂，

其中，Ar选自下列1)～3)结构中任意一种或几种：

Ar′选自下列4)～10)结构中任意一种或几种：

优选的，所述式(III)结构的二胺、式(II)结构的二酐和4-苯乙炔苯酐的摩尔比为(0.1～5)∶(1.1～6)∶2。

优选的，所述乙酸酐与所述式(III)结构的二胺的摩尔比为2～5∶1。

优选的，所述乙酸酐与所述三乙胺的摩尔比为2～4∶1。

优选的，还包括：

将聚酰亚胺树脂在溶剂中过滤，所述溶剂为乙醇、甲醇或蒸馏水；

将过滤得到的产物用蒸馏水洗涤，干燥，得到聚酰亚胺树脂粉末。