[发明专利]聚酰胺酸溶液及其制备方法、聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜

说明书

本发明公开了一种聚酰胺酸溶液及其制备方法、聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜，属于高分子材料技术领域，该聚酰胺酸溶液包括聚酰胺酸的重复单元以及由氨基酸和/或其衍生物进行封端的末端单元；所述聚酰胺酸的重复单元的结构式为：式中，X表示碳原子数为4以上的脂肪环族或芳香环族4价有机基团；Y表示碳原子数为4以上的脂肪环族或芳香环族2价有机基团，n表示正整数。本发明通过引入了携带一个氨基和一个羧基的氨基酸和/或其衍生物，羧基与分子链末端的氨基在热亚胺化过程中发生酰胺化反应，实现分子链的增长，可提高由该聚酰胺酸溶液制得的聚酰亚胺的力学性能、耐热性和尺寸稳定性，又在保证一定固含量的前提下，降低了聚酰胺酸溶液的粘度。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是一种聚酰胺酸溶液及其制备方法、聚酰亚胺、聚酰亚胺薄膜。

背景技术

聚酰亚胺由于分子链中包含非常稳定的芳香环和酰亚胺环，是现有材料中耐温性最好的一类高分子材料，无论在低温还是高温环境下，性能基本不变，热分解温度最高可以达到600℃，是迄今为止，最耐高温的聚合物之一。另外，聚酰亚胺还拥有优异的机械性能、介电性能、尺寸稳定性、阻燃性等。

由于杰出的综合性能，聚酰亚胺具有广泛的用途。薄膜是聚酰亚胺最早的应用方式，主要用于用电器的绝缘材料和电线外包装材料，近年来，聚酰亚胺薄膜在柔性基板方面的应用已经形成了巨大的产业。聚酰亚胺还可以加工成为涂料、泡沫塑料、工程塑料、先进复合材料等作为隔热隔音绝缘材料或各种建筑、机械的结构部件及发动机零部件等，广泛的应用于航空航天、武器装备、交通运输、电工电子、化工领域。

然而，聚酰亚胺分子链上存在极性基团，增强了链段间作用力，导致分子链紧密堆积，使大多数聚酰亚胺不溶不熔，无法进行加工处理，所制备的薄膜材料强度低，硬而脆，无法同时兼顾优异的尺寸稳定性和高机械强度。目前，传统聚酰亚胺的制备方法主要是通过二胺和二酐单体在非质子极性溶剂中进行聚合反应，生成聚酰亚胺的前驱体—聚酰胺酸溶液，再对聚酰胺酸溶液进行成膜、纺丝等一系列加工成型，最后经过亚胺化处理，脱水后制得聚酰亚胺。但是聚酰胺酸溶液粘度很高，分子量达到一定程度时甚至会产生凝胶。为了满足工艺需求，需要对聚酰胺酸溶液的粘度进行控制，同时不能降低聚合物的分子量，否则会导致聚酰亚胺的综合性能降低。

因此，合成一种粘度可控的聚酰胺酸溶液和具备优异的尺寸稳定、高机械强度、良好的耐热性的聚酰亚胺、酰亚胺薄膜，是本领域人员急需解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种聚酰胺酸溶液，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种聚酰胺酸溶液，包括聚酰胺酸的重复单元以及由氨基酸和/或其衍生物进行封端的末端单元；所述聚酰胺酸的重复单元的结构式为式I：

式中，X表示碳原子数为4以上的脂肪环族或芳香环族的4价有机基团；Y表示碳原子数为4以上的脂肪环族或芳香环族的2价有机基团，n表示正整数。

优选地，所述由氨基酸和/或其衍生物进行封端的末端单元的结构式为式II和式III中的至少一种：

式中，Z表示碳原子数为4以上的脂肪环族或芳香环族的2价有机基团。

优选地，所述聚酰胺酸的重复单元和由氨基酸和/或其衍生物进行封端的末端单元的质量比为(80～99.9):(0.1～20)。

优选地，所述氨基酸和/或其衍生物为甘氨酸、苯丙氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、苯胺酸、组氨酸、肌肽、L-甘-白二肽、3-(2-噻吩基)-DL-丙氨酸、D-别异亮氨酸、甘氨酰色氨酸、N-(9-芴甲氧羰基)-L-瓜氨酸、甘氨酰丙氨酸、甘氨酸-DL-亮氨酸、甘氨酸-DL-苯丙氨酸、氨基己酸中的至少一种。