[发明专利]一种长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学领域，特别是一种长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11）及其合成方法。

背景技术

聚酰胺酰亚胺（PAI）是一种工程塑料，是具有重要的工业和商业价值的聚合物，传统的PAI分子中同时具有耐热的芳杂酰亚胺基团和柔性的酰胺基团，具有优良的耐热性、介电性、机械性能和化学稳定性，作为一种工程材料在许多领域得到应用。聚酰胺酰亚胺的分子主链上同时含有酰胺和酰亚胺两种单元结构，具有聚酰亚胺的耐热性能和聚酰胺的易加工性能，是一种具有良好耐热性、高温刚性、耐化学品性、尺寸稳定性及低吸水率的高性能工程塑料。

PAI常用于高技术设备的精密零件和耐磨要求高的场合，如无润滑轴承、压缩机零件，高温、高真空、强辐射、超低温条件下工作的产品，航空器部件、发动机零件，还可以制作电子和半导体工业的精密零件等。

传统的PAI合成使用偏苯三酸酐（TMA）作为起始原料，聚合的方法采用以下几种：                                                酰氯法；异氰酸酯法；直接聚合法；碳二亚胺脱水法，其中偏苯三酸酐酰氯与芳族二胺反应是合成PAI经典工艺。

近年来，随着PAI合成技术的发展，高性能的PAI产品不断出现，使其应用范围不断扩大。芳族聚酰胺酰亚胺是具有优异力学性能的聚合物，其包括非常稳定的芳环结构，具有优异的耐热性和耐低温性；在高温条件下，具有优异的机械性能和尺寸稳定性；另外，其具有良好的耐磨和摩擦性能，突出的抗紫外线性能和抗高能辐射性能，固有的抗可燃性，但其缺点是难以通过熔融的途径进行加工。目前，国内外专利文献报道了许多聚酰胺酰亚胺的制备方法，如中国专利201010279309.0、200980128256.8、200910096279.7等。    

相对于芳族聚酰胺酰亚胺，半芳香族聚酰胺酰亚胺更容易成型，其不但具有脂族聚酰胺的流动性优异特点，并且具有比脂族聚酰胺更好的力学和热学性能。这种长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11）的合成方法在国内外文献中尚未见到有关报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有良好耐热性、高温刚性、耐化学品性、尺寸稳定性及低吸水率，可以用于机械、电气/电子、汽车和航空航天等领域的长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11）。

本发明的目的之二是提供一种长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11）的合成方法，以填补国内现有技术的空白。

为了实现本发明的第一个目的，本发明提供了一种长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11），其分子结构如下：

其中，R是2至18个碳原子的脂族、环脂族、芳香族或芳基脂族烃基，Y是三价芳族烃基，如苯、萘、蒽、联苯等的三价基团，x=1-200,y=1-200,z=1-200,其中x=y。

该长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11）的数均分子量在2000-100000之间。优选数均分子量为7000-30000。

该长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11）的熔融温度在260-305℃之间。

为了实现本发明的第二个目的，本发明提供了一种长碳链半芳香族聚酰胺酰亚胺（PAI11）的合成方法，该合成方法包括如下步骤：

将干燥后的二胺单体、11-氨基十一酸、三个羧基基团的芳族化合物按一定摩尔比加入搅拌式聚合反应器中，加入少量的次亚磷酸钠，抽真空1-30min后通惰性气体1-30min，如此循环1-20次，使反应物存在于惰性气体保护下的环境中；

将反应器密闭加热至130-170℃，控制搅拌速度为0-500r/min，在自身压力的条件下，保温保压搅拌0.5-24小时，放气至常压；

再将反应器加热到260-320℃，控制搅拌速度为0-200r/min，恒温后持续抽真空聚合反应1-24小时，保持反应器内真空度在10kPa以下，反应结束。

根据需要在出料时补充惰性气体。反应前通惰性气体目的是降低副反应发生的概率；反应过程中抽真空的目的是把缩聚反应中产生的水除去，有利于聚合反应正向进行。

上述步骤中，选取的三个羧基基团的芳族化合物可以为：1,2,4-偏苯三甲酸、1,2,4-偏苯三酸酐等；