[发明专利]一种热固性聚酰亚胺的制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种可循环使用的热固性聚酰亚胺的制备方法。本发明先采用胺封端的方法得到具有活性反应基团‑胺基的聚酰亚胺齐聚物，然后采用含有多醛基的交联剂进行交联缩合，得到热固性聚酰亚胺，本发明的方法制备的热固性聚酰亚胺在保持聚酰亚胺优异性能的同时，能够实现热固性聚酰亚胺的回收及再加工；本发明方法制备的热固性聚酰亚胺不仅可降解回收，并且回收的单体仍可再次循环使用，且回收的单体再次聚合后的材料仍具有和原始材料相当的机械性能，主要应用于复合材料的回收利用等；本发明方法制备的热固性聚酰亚胺的玻璃化转变温度高于200℃，可应用于高温等苛刻环境。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种热固性聚酰亚胺的制备方法。

背景技术

随着国防装备的轻量化和智能化，热固性聚合物及其复合材料由于其优异的综合性能而被广泛应用于航空航天和国防建设等领域，发挥着不可替代的作用。然而，热固性聚合物损伤后难以自修复，严重限制了其使用寿命，并且这些热固性聚合物废弃物一般借助于填埋或燃烧的方式处理，无法再加工及回收利用，造成严重的资源浪费和环境污染。因此，克服传统热固性聚合物的不足，探索新型再加工和回收利用的材料对热固性聚合物的合理利用、减小环境污染和资源浪费具有重要的意义。

动态共价键的引入为设计新型热固性聚合物及其功能化的应用开辟了新的研究思路。目前，基于动态共价化学具有在一定的外界刺激作用下在分子间进行热力学平衡反应从而实现分子的动态交换与重组的特性，中国专利如CN105037702A、CN107474266A、CN109206580A、CN108250398A和CN107033310A公开了在热固性聚合物中引入各种动态共价键，实现了固态下聚合物拓扑结构的重组，使原本被认为不能进行再加工的交联聚合物完成再次加工、自修复和再回收利用。

然而，上述相关研究均是基于低转变温度、低机械强度的弹性体，对于高性能聚合物如聚酰亚胺等尚未实现再加工和回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热固性聚酰亚胺的制备方法，该方法制备的热固性聚酰亚胺在保持聚酰亚胺优异性能的同时能够实现热固性聚酰亚胺的回收及再加工。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种热固性聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

1)将二胺、二酐和有机溶剂混合，进行缩聚反应，得到二胺封端的聚酰胺酸溶液；

2)将所述二胺封端的聚酰胺酸溶液与甲苯混合，进行亚胺化反应，得到聚酰亚胺齐聚物；

3)将所述聚酰亚胺齐聚物、均苯三甲醛和有机溶剂混合，进行交联缩合反应，得到热固性聚酰亚胺。

优选的，所述二胺为3,3'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯砜、4,4'-二氨基二苯醚、2,2-双[(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、4,4'-二氨基二苯基甲烷、1,4-丁二胺和1,4-双(4-氨基苯氧基)苯中的一种或几种。

优选的，所述二酐为3,3',4,4'-联苯二酐、双酚A型二醚二酐、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、4,4'-联苯醚二酐、均苯四甲酸二酐和3,3',4,4'-二苯甲酮四酸二酐中的一种或几种。

优选的，所述二胺和二酐的摩尔比为1.1～10:1。

优选的，所述缩聚反应的温度为0℃，时间为5～20h。

优选的，所述二胺封端的聚酰胺酸溶液与甲苯的质量比为5～10:1。

优选的，所述亚胺化反应的温度为200～290℃，时间为5～10h。

优选的，所述均苯三甲醛和聚酰亚胺齐聚物的摩尔比为1～10:1。