[发明专利]耐高温光纤涂料用光敏聚酰亚胺的合成与应用

说明书

本发明公开了一种耐高温光纤涂料用光敏聚酰亚胺的合成与应用；采用在聚酰亚胺的主链引入二氨基羧酸结构，通过主链上残留的羧基与带有光敏基团的环氧化合物反应，在聚酰亚胺的主链中引入高含量的光敏基团，以此制备光敏活性较高的光敏聚酰亚胺。该光敏聚酰亚胺可以用于制备耐高温光纤涂料。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺合成技术领域，具体涉及一种耐高温光纤涂料用光敏聚酰亚胺的合成与应用。

背景技术

随着光通信技术的发展，光纤的应用领域也逐渐延伸到各种高温、低温领域，在这种恶劣的环境下要求光纤的性能必须保持在一定的温度范围内不变。传统的光纤生产过程中，为了保证光波导玻璃纤维免受外界的环境的影响，需要在玻璃纤维外部涂覆光纤涂料，来抵御环境中化学品、机械外力和温度变化对玻璃纤维的影响。

常规的光纤涂料，主要成分是聚氨酯丙烯酸、环氧丙烯酸酯等，长期最高使用温度仅能到达85℃。特种耐高温丙烯酸酯树脂制备的耐高温光纤涂料长期最高使用温度可以达到150℃。主要成分是硅树脂的耐高温光纤涂料长期最高使用温度可以达到180℃。长期使用温度高于200℃的光纤涂料主要成分采用聚酰亚胺。

聚酰亚胺具有良好的耐热性能，在涂料行业主要是制备成聚酰胺酸溶液，之后在高温固化条件下脱除溶剂并进行亚胺化。传统的热固化方式很难满足光纤生产过程中的快速拉丝的要求。为了加快聚酰亚胺固化速率，在聚酰亚胺结构中引入光敏性基团制备光敏聚酰亚胺，在高温固化前，先通过紫外光固化，使涂料先发生聚合反应成膜，这样可以大大加快光纤的生产速率。

光敏聚酰亚胺不仅保留了热固化聚酰亚胺的耐热性能，同时还具有感光性。

现有技术中，一种制备光敏聚酰亚胺的方法是，在合成聚酰亚胺时，利用分子链端部残留的酸酐基团或者氨基基团与带有光敏基团的化合物反应，在聚酰亚胺的分子链两端引入光敏基团。但是为了满足固化后聚酰亚胺的力学性能要求，需要将聚酰亚胺的分子量做到几万甚至几十万，这样势必会导致分子链两端残留端基含量降低，从而限制了可引入的光敏基团的数量，使光敏基团含量太低，光敏聚酰亚胺的感光性能将会大大下降，甚至不能进行光固化。

CN109824833A中介绍了一种利用聚酰胺酸与环氧反应，制备聚酰胺酸酯，在分子链的内部引入大量光敏基团，这种方法虽然可以大大提高光敏聚酰亚胺的光敏性，但是在固化过程中有大量小分子化合物挥发，留膜率低。

CN102492320A中介绍通过活性羟基与丙烯酰氯反应，在分子链主链引入光敏基团。该方法虽然能够大量引入光敏基团，且成膜过程中也不会导致大量小分子物挥发，留膜率较高，但是合成过程中涉及到酰氯，在放大生产时对工艺条件要求极其严格，不适合放大生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温光纤涂料用光敏聚酰亚胺的合成与应用；具体是在聚酰亚胺的主链上引入不参加亚胺化的羧基官能团。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种光敏聚酰亚胺化合物，所述化合物结构中具有结构式(Ⅰ)所示的结构单元：

其中，R为脂环族或者芳香族四羧酸二酐化合物的四价残基；

所述四羧酸二酐选自碳数为10～26的芳香族二酐化合物、碳数为8～31的脂环族二酐化合物、氟数为3～6的含氟二酐化合物；所述四羧酸二酐可以为一种单独使用也可以是多种混合使用；

R1为芳香族二氨基化合物的二价残基；

所述二氨基化合物为碳数大于6且分子结构中含有1～3个苯环的二氨基化合物，所述二氨基化合物可以为一种单独使用也可以是多种混合使用；

R2为具有结构式(Ⅱ)化合物的二价残基；