[发明专利]一种热塑性聚酰亚胺树脂、其制备方法及聚酰亚胺复合材料

说明书

本发明公开了一种热塑性聚酰亚胺树脂、其制备方法及聚酰亚胺复合材料，所述热塑性聚酰亚胺树脂是包含芳香族二酐类单体和芳香族二胺类单体的聚合组合物共聚合的聚酰胺的亚胺化产物。本发明通过将含羟基苯并咪唑二胺引入聚酰亚胺结构中，使聚酰亚胺树脂的玻璃化温度显著提高，同时引入其他不同柔性单体进行共聚，破坏链段规整性，调节分子链的刚柔比例，获得良好的加工性能，加入填料后制备的聚酰亚胺复合材料的加工性能得到进一步的提高。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种热塑性聚酰亚胺树脂、其制备方法及聚酰亚胺复合材料。

背景技术

热塑性聚酰亚胺树脂具有高耐热、高强度、耐辐照、尺寸稳定性高等优异性能，还具有良好的加工性能，可以模压、挤出和注塑成型，因此热塑性聚酰亚胺树脂广泛应用于航空、航天、电子等高技术领域。经过几十年发展，多种热塑性聚酰亚胺树脂实现了商品化，如沙特阿拉伯公司的树脂，日本三井东亚公司的树脂，上海合成树脂所的树脂，长春应化所的树脂等。

专利CN111234225A中公开了一种热塑性聚酰亚胺树脂，将酰胺结构引入到聚酰亚胺结构中，增加了分子间相互作用，并且调节刚性结构与柔性结构比例，使聚酰亚胺树脂兼具高玻璃化转变温度与热塑性。中国专利CN106905528A将双酚A型二醚二酐和含磷元素的苯膦酸双(氨基苯)酯引入聚酰亚胺结构中，使聚酰亚胺树脂的加工性能显著提高。除此之外，专利CN110713718A、CN111423583A、CN103497335A、CN103102489A、CN1693338A、CN102492141B等报道了新型聚酰亚胺树脂及其制备方法，所合成的聚酰亚胺树脂具有优异的综合性能。现有技术公开了多种热塑性聚酰亚胺树脂及其制备方法，但是为了满足其在耐高温领域的应用，仍需进一步提高热塑性聚酰亚胺树脂的使用温度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种高玻璃化转变温度、加工性能优异的热塑性聚酰亚胺树脂，所述热塑性聚酰亚胺树脂是包含芳香族二酐类单体和芳香族二胺类单体的聚合组合物共聚合的聚酰胺的亚胺化产物，其特征在于：

所述芳香族二酐类单体包括式Ⅰ或/和式Ⅱ所示结构：

式Ⅱ中A选自O，

所述芳香族二胺类单体包括羟基苯并咪唑二胺，以及下式所示结构二胺单体的一种或几种：

所述羟基苯并咪唑二胺结构式如式Ⅲ或式Ⅳ所示：

所述芳香族二酐类单体和芳香族二胺类单体的摩尔比为0.9～1:1。

本发明的第二个目的是提供上述热塑性聚酰亚胺树脂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在氮气气氛保护下，将芳香族二酐、芳香族二胺和封端剂溶解于有机溶剂中，搅拌，在-15～50℃条件下进行聚合反应3～24h，得到聚酰胺酸；

所述芳香族二酐和芳香族二胺的摩尔比为0.9～1:1；

所述封端剂为均苯二甲酸酐，所述封端剂与芳香族二胺的摩尔比为0～2:10；

(2)在氮气气氛保护下，向步骤(1)制备的聚酰胺酸中加入脱水剂和催化剂，快速搅拌进行环化脱水反应，析出粉末，洗涤，干燥，得到聚酰亚胺树脂；

作为本发明的优选，步骤(1)中的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等极性非质子性溶剂中的一种或几种。

作为本发明的优选，步骤(2)中的脱水剂为乙酸酐，催化剂为三乙胺、吡啶、甲基吡啶中的一种或几种。