[发明专利]一种含联吡啶结构的聚酰亚胺及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子领域，尤其涉及一种含联吡啶结构的聚酰亚胺及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺(PI)是主链上含有酰亚胺环的具有高耐热性、优异的化学稳定性、优异的机械性能和电性能的一类高分子材料，广泛应用于航空、航天、电气、微电子以及汽车等高新技术领域。联吡啶是一个刚性的芳杂环分子，具有优良热稳定性和化学稳定性。含联吡啶单元的高分子具有优异的耐热性及耐化学性，联吡啶环上氮原子孤对电子在共轭体系中的离域性以及流动性增加其极化能力，能够提高高分子材料的介电性能，联嘧啶环质子化又可增加含联吡啶聚合物在极性溶剂中的溶解性。含联吡啶单元的聚酰亚胺，不但可以提高聚酰亚胺的热稳定性、其机械性能以及介电常数，且能络合某些金属离子，同时降低其膨胀系数，有益于拓展其应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含联吡啶结构的聚酰亚胺，具有高热稳定性、优良机械性能和优异介电性能。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

提供一种含联吡啶结构的聚酰亚胺，该含联吡啶结构的聚酰亚胺的结构式如下式(1)所示：

本发明优选的方案中，所述式(1)中的Ar选自以下结构中的任意一种：

本发明还有一个目的在于提供一种含联吡啶结构的聚酰亚胺的制备方法，该制备方法的步骤如下：

1)制备单体：以2,2′-联吡啶为原料，通过溴取代反应，得到5,5′-二溴-2,2′-联吡啶，再与4-氨基苯酚发生亲核取代反应，制备得到5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联吡啶；

2)预聚阶段：将步骤1)制备的5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联吡啶和芳香二酐按等摩尔比在有机聚合溶剂中混合均匀后，在300～1000rpm强烈的机械搅拌于-5～-10℃和5～10℃共反应10～14小时，得到特性粘度为2.0～3.0dl/g的聚酰胺酸溶液；

3)热亚胺化阶段：将步骤2)得到的聚酰胺酸溶液倾倒在玻璃板上(6.0cm×6.0cm)，把玻璃板放在匀胶台上以600～2000r/min旋转，几分钟后溶液铺开均匀，再转移在烘胶台上60～80℃烘5～10小时，再转入真空烘箱80～100℃干燥6～10小时。将所述聚酰胺酸膜在200℃～400℃下亚胺化，即可得聚酰亚胺薄膜。

上述步骤1)中所述的取代反应是2,2′-联吡啶与液溴在反应釜中加热反应。

上述步骤1)所述的5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联吡啶合成，是由5,5′-二溴-2,2′-联吡啶，与4-氨基苯酚发生亲核取代反应制得。

上述步骤2)中所述的有机聚合溶剂为N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

上述步骤2)所述的聚合反应是先在-10℃～-5℃的低温下反应8小时，再在5～10℃室温下反应6小时。

上述步骤3)所述的亚胺化是将聚酰胺酸膜按120℃/1h、200℃/30min、250℃/1h、300℃/30min、350℃/30min且升温速率为4℃/min的亚胺化程序亚胺化。

本发明的有益效果是：本发明利用含联吡啶单元的芳香二胺和芳香二酐单体进行缩聚，得到优异的热学性能、优异的机械性能和优异介电性能的聚酰亚胺。

附图说明

图1为本发明实施例中5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联吡啶与二酐(BPDA，PMDA，BTDA，OPDA)制得聚酰亚胺的红外(IR)谱图。

图2为本发明实施例二中5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联嘧啶与二酐(BPDA)制得聚酰亚胺的DMA图。

图3为本发明实施例中5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联嘧啶与二酐(BPDA，PMDA，BTDA，OPDA)制得聚酰亚胺的介电常数图。

图4为本发明实施例中5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联嘧啶与二酐(BPDA，PMDA，BTDA，OPDA)制得聚酰亚胺的介电损耗图。

具体实施方式

下面将结合附图实施例详细说明本发明所具有的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质，但不能对本发明的实施和保护范围构成任何限定。

实施例一制备5,5′-双[(4-氨基)苯氧基]-2,2′-联吡啶(BPBPA)