[发明专利]聚酰亚胺的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚酰亚胺技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，具有耐高温达400℃以上，长期使用范围为-200℃～300℃，绝缘性能高等优点，在航天、航空、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域得到广泛应用。

现有技术一般以二酐和二胺为原料合成聚酰亚胺，首先使二胺和二酐在非质子极性溶剂，如N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中进行低温缩聚反应，得到可溶解的聚酰胺酸，将聚酰胺酸溶液成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环得到聚酰亚胺薄膜或聚酰亚胺纤维；或者向聚酰胺酸溶液中加入乙酐和叔胺类催化剂，进行化学脱水环化，得到聚酰亚胺溶液或聚酰亚胺粉末。如，美国专利文献US3179631和Polym.Adv.Tech，1998，9：202均公开了在N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中由二酐和二胺聚合得到聚酰胺酸溶液，再加入脱水剂乙酐和叔胺类催化剂，得到聚酰亚胺的方法；美国专利文献US3249588和Polym.Adv.Tech，1998，9：202也公开了在N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮中由二酐和二胺聚合得到聚酰胺酸溶液，直接将聚酰胺酸溶液加热或者加入三乙胺加热环化后得到聚酰亚胺的方法；另外，美国专利文献US5378420和Polym.Adv.Tech，1993，9：202也公开了一种以酚类为溶剂，由四酸或二酐与二胺在高温下直接合成聚酰亚胺的方法。但是，在采用上述方法制备聚酰亚胺粉末时，均需经过繁复的后处理，如多次洗涤等才能够得到纯度较高的聚酰亚胺粉末；当得到的聚酰亚胺能够溶解于溶剂中时，还需要经过去除溶剂、粉碎等步骤才能得到聚酰亚胺粉末，不仅步骤繁琐、成本较高，而且部分溶剂毒性较大，不利于聚酰亚胺的生产。High Perf.Polym.，1999，11：205；High Perf.Polym.，2003，15：269；High Perf.Polym.，2006，18：31.等也公开了采用水为介质进行聚酰亚胺的合成，但是该方法需要在压力下进行，且得到的聚酰亚胺分子量较低。

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的制备方法，本发明提供的方法采用低成本的反应介质，无需繁杂的后处理即可得到聚酰亚胺粉末，制备工艺简单、成本较低。

本发明提供了一种聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

a)二胺和有机酸的酸酐在非极性溶剂中发生脱水聚合反应，得到混合物，所述非极性溶剂为芳香烃、脂肪烃、卤代芳香烃或卤代脂肪烃中的一种或多种，所述有机酸的酸酐为二酐、单酐中的一种或多种；

b)将所述步骤a)得到的混合物过滤、干燥后得到聚酰亚胺。

优选的，所述步骤a)中，所述二胺为对苯二胺、间苯二胺、二苯醚二胺、二苯甲烷二胺、对苯二酚二醚二胺和双酚A二醚二胺中的一种或多种。

优选的，所述步骤a)中，所述二酐为均苯二酐、二苯酮二酐、联苯二酐、三苯二醚二酐、二苯醚二酐、二苯硫醚二酐、对苯二酚二醚二酐、间苯二酚二醚二酐和双酚A二醚二酐中的一种或多种，所述单酐为苯酐、4-苯炔基苯酐、降冰片烯二酸酐和马来酸酐中的一种或多种。

优选的，所述步骤a)中，所述非极性溶剂为二甲苯、卤代二甲苯、卤代苯和沸点为150℃以上的燃料油中的一种或多种。

优选的，所述步骤a)具体包括：

二胺、有机酸的酸酐和填料在非极性溶剂中发生脱水聚合反应，得到混合物。

优选的，所述填料为石墨、聚四氟乙烯、二硫化钼、有机纤维、玻璃纤维或碳纤维。

优选的，所述二酐按照以下方法制备：

将四酸溶于溶剂中，进行脱水反应后得到二酐。

优选的，所述四酸为均苯四酸、二苯酮四酸、联苯四酸、二苯醚四酸、二苯硫醚四酸、对苯二酚二醚四酸、三苯二醚四酸、间苯二酚二醚四酸和双酚A二醚四酸中的一种或多种。

优选的，所述步骤a)中，所述脱水聚合反应的温度为120℃以上。

优选的，所述步骤b)中，所述干燥的温度为150℃～300℃。