[发明专利]一种微波可控断裂碳氮键制备聚酰胺酸的方法

说明书

本发明提供了一种微波可控断裂碳氮键制备聚酰胺酸的方法，具体包括：将聚酰亚胺树脂与溶剂、碱性催化剂配制成降解体系，置于微波反应器中进行降解反应。降解完成后蒸出溶剂，加强酸得到聚酰胺酸。本发明利用碱性催化剂在微波条件下选择性断裂碳氮键，并控制催化剂用量可控生成聚酰胺酸，具有回收成本低、反应条件温和、可常压降解、易于分离得到高附加值产品的优点。

技术领域

本发明属于废旧高分子材料循环利用及资源化领域，具体涉及一种微波可控断裂碳氮键制备聚酰胺酸的方法。

背景技术

聚酰亚胺树脂是主链含有酰亚胺基团(─CO─N─CO─)的聚合物，用于柔性线路板等微电子器件的制备，其用作介电层进行层间绝缘，作为缓冲层可以减少应力、提高成品率；在航天、航空器及军事领域，聚酰亚胺树脂是最耐高温的结构材料。

聚酰胺酸是一种耐高温、耐低温、耐辐射、耐化学腐蚀、附着力强，柔韧性好、机械性能优异、耐冲击、防火不燃、绿色环保的高分子材料。聚酰胺酸的酰亚胺化较完全，PMDA—PDA聚酰亚胺薄膜的拉伸强度达到290MPa，故聚酰胺酸是制备聚酰亚胺树脂的一个重要原料。通过可控断裂废弃聚酰亚胺(PI)树脂的碳氮键制备聚酰胺酸(PAA)是一个极具经济效益的过程。

微波反应加热速度快，加热效率高，省电节能，加热均匀，加热过程可即时控制。对不同物质或不同含水量的物料在微波加热过程中产生的温升是不同的，含水量愈大，加热愈快；反之，则愈慢。微波降解可常压进行，反应条件温和，是一种环保节能高效的方式。

发明内容

本发明为解决聚酰亚胺树脂回收利用的技术问题，提供了一种微波可控断裂碳氮键制备聚酰胺酸的方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

一种微波可控断裂碳氮键制备聚酰胺酸的方法，包括以下步骤：

将溶剂与碱性催化剂按比例配制成反应体系Ι，将废弃聚酰亚胺树脂与反应体系Ⅰ按比例混合并装入圆底烧瓶，连接好回流装置后置于微波反应器进行加热反应；待反应结束后冷却至室温，得到聚酰胺酸盐溶液，将其进行旋转蒸发，加酸得到聚酰胺酸溶液。

本发明利用碱性催化剂选择性地断裂碳氮键，并且通过控制碱性催化剂与聚酰亚胺重复单元的摩尔比可控降解聚酰亚胺树脂，得到聚酰胺酸。此回收方法简单易行，不产生二次污染。

进一步地，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化锂、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、氢氧化三甲基·乙基铵中的任意一种。该方案选取的催化剂对碳氮键有较好的选择性断裂作用，并且可以改变摩尔比控制生成不同反应产物。

再进一步地，所述溶剂为水或水与有机溶剂的混合溶液，其中有机溶剂为四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、乙二胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、三乙胺、甲苯、间甲酚、三氯甲烷、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇中的任意一种。该方案选取的溶剂对聚酰亚胺树脂降解具有较好的溶胀效果和反应性能。

再进一步地，所述水与有机溶剂的质量比为1:1～10。催化剂溶于水，解离出断裂碳氮键所需的活性基团；有机试剂用于改善降解体系与聚酰亚胺树脂的浸润性，并溶解降解产物。

更进一步地，所述反应体系Ⅰ中碱性催化剂的质量分数为1～10％；所述的聚酰亚胺重复单元与碱性催化剂的摩尔比为1:1～10。该技术方案所述范围内，聚酰亚胺树脂的降解较为充分。当催化剂质量分数太小时，催化剂的浓度过低，无法发挥其催化作用。当催化剂质量分数太大时，降解产物多为小分子单体，并且造成不必要的浪费，同时不利于后续分离步骤的进行。