[发明专利]含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法

权利要求书

1.含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，原料包含二胺单体，其特征是：二胺单体为含有苯并咪唑基团的二胺单体，结构通式如下：

其中，Z₁和Z₂都为-CH₃，或者分别为-CH₃和-H，或者分别为-CH₂CH₃和-H，或者分别为-CH₂CH₂CH₃和-H，或者分别为-CH(CH₃)₂和-H，或者分别为-F和-H；

含有苯并咪唑基团的二胺单体的5％热分解温度为515～550℃；

含有苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的玻璃化转变温度为410～450℃，拉伸强度为290～380MPa，弹性模量为6～12GPa。

2.根据权利要求1所述的含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，具体过程为：首先在一定温度条件下，将二胺单体溶解于非质子型极性溶剂中，分批次加入二酐单体，至溶液粘度上升，调整溶液的固含量至5～20％得到PAA溶液，然后将PAA溶液涂覆在基板上呈均匀薄膜，最后在氮气或惰性气体保护下梯度升温至亚胺化完成，得到含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜。

3.根据权利要求2所述的含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，一定温度为-10～40℃，二胺单体与二酐单体的摩尔加入量之比为1:0.95～1.05，梯度升温过程为：首先在60～80℃的温度条件下保温1h，然后升温至120～150℃保温1h，接着升温至200～220℃保温1h，最后升温至350～420℃保温10～30min。

4.根据权利要求1所述的含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，含有苯并咪唑基团的二胺单体的制备方法为：先将结构式如式(III)的苯并咪唑中间体还原，再将其还原产物与结构式如式(IV)的化合物混合后依次进行取代反应和还原反应得到含有苯并咪唑基团的二胺单体；

结构式如式(III)的苯并咪唑中间体是通过将结构式如式(I)的化合物与结构式如式(II)的化合物混合后依次进行取代反应和关环反应制得的；

式(I)、式(II)、式(III)和式(IV)的结构式分别如下：

结构式如式(I)的化合物是以为原料通过一步反应制得的。

5.根据权利要求4所述的含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，合成结构式如式(I)的化合物时，和溶剂的摩尔比为1:1:20～100，一步反应的温度为20～80℃，时间为8～48h。

6.根据权利要求5所述的含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，含有苯并咪唑基团的二胺单体的制备步骤如下：

(1)将结构式如式(I)的化合物、有机溶剂、结构式如式(II)的化合物和缚酸剂混合后先进行取代反应，再向其中加入催化剂后进行关环反应得到结构式如式(III)的苯并咪唑中间体；

(2)将结构式如式(III)的苯并咪唑中间体、有机溶剂和加氢催化剂混合后进行还原反应；

(3)将结构式如式(III)的苯并咪唑中间体的还原产物、有机溶剂、结构式如式(IV)的化合物和催化剂混合后先进行取代反应，再向其中加入加氢催化剂后进行还原反应得到含有苯并咪唑基团的二胺单体。

7.根据权利要求6所述的含苯并咪唑结构聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，有机溶剂为二氯乙烷、二氯甲烷、四氢呋喃、三氯甲烷、氯苯和甲苯中的一种以上；缚酸剂为三乙胺、二异丙基乙胺、吡啶、甲基吡啶、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的一种以上；催化剂为氟化钾、氟化钠、氟化钙、氟化铯中的一种以上；结构式如式(I)的化合物、有机溶剂、结构式如式(II)的化合物和缚酸剂的摩尔比为1:10～100:1～5:5～20；催化剂与步骤(1)的取代产物的摩尔比为1:50～100；取代反应的温度为20～80℃，时间为8～48h；关环反应的温度为40～200℃，时间为8～48h；

步骤(2)和步骤(3)中的有机溶剂为四氢呋喃、二氯乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,4-二氧六环、苯、甲苯、氯苯和二甲苯中的一种以上，加氢催化剂为钯碳、铂碳、铑碳和活性镍中的一种以上；

步骤(2)中，结构式如式(III)的苯并咪唑中间体、有机溶剂和加氢催化剂的摩尔比为1:20～100:0.01～0.05；还原反应的温度为0～100℃，压力为0.1～5.0MPa，时间为8～48h；

步骤(3)中，催化剂为冰醋酸、浓度6～12mol/L的浓盐酸或浓度5～18.4mol/L的浓硫酸；结构式如式(III)的苯并咪唑中间体的还原产物、有机溶剂、结构式如式(IV)的化合物和催化剂的摩尔比为1:20～100:1～5:0.02～0.1，加氢催化剂与步骤(3)的取代产物的摩尔比为0.01～0.05:1；取代反应的温度为20～80℃，时间为8～48h；还原反应的温度为0～100℃，压力为0.1～5.0MPa，时间为8～48h。