一种基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，其聚异酰亚胺聚合物合成的步骤由两步完成，第一步：常温条件下二酐和二胺在离子液体中进行聚合反应，制备聚酰胺酸溶液，第二步：将所述聚酰胺酸溶液加入催化剂乙酸酐/三乙胺，在温度35～40℃条件下合成聚异酰亚胺。亚胺化过程脱小分子的水往往使膜材料形成微孔，导致制品正品率下降，用异酰亚胺作为前驱物不存在上述的问题，且利用异酰亚胺环化反应，能制备高性能的聚酰亚胺。利用离子液体的绿色环保，易于回收，稳定性良好的特征，符合绿色环保社会的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种基于离子溶液合成聚异酰亚胺的方法。
技术介绍
聚酰亚胺(PI)作为一类高性能聚合物,具有优异的耐热性、耐辐照和电气性能,已被广泛应用于航空、航天和微电子等
聚酰亚胺应用限制的方面主要有以下两个方面：(1)聚酰亚胺难溶难熔，加工成型困难；一般都是在为固化前进行加工成型，然后高温脱水环化成聚酰亚胺，但在固化过程中有机溶剂的挥发生成小分子的水，对制品的最终特性产生影响，如介电常数升高、机械强度下降及耐热性变差(2)聚酰亚胺一般是黄色-黄褐色材料，难于应用光通讯行业。现有合成聚酰亚胺的大多采用极性非质子溶剂作为反应液，存在着难以回收，对环境影响的危害。研究新型的离子液体满足绿色环保，易于回收，稳定性良好的特征，符合绿色环保社会的要求。聚异酰亚胺的玻璃化转变温度低于对应结构的聚酰亚胺，且聚异酰亚胺在高温条件下能够实现异构化转变成聚酰亚胺而不放出小分子副产物影响产品的整体性能。因此本专利技术在此理论基础上研究一系列的聚异酰亚胺产物，探索制备结构新颖的聚异酰亚胺，从而适应时代发展趋势的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过聚异酰亚胺异构化形成聚酰亚胺，实现无小分子副产物释放影响结构的优势。本专利技术另一个目的在于利用离子液体制备的异酰亚胺，具备高透明性及低温异构化等优势。本专利技术一种基于离子溶液合成聚异酰亚胺的方法，包括如下步骤：在惰性气氛、常温条件下，将二胺和二酐单体在离子液体中聚合反应，所述二胺和所述二酐按照摩尔比1:1～1.1与所述离子液体进行聚合反应,所述二胺和所述二酐的总质量占所述离子液体的质量的2％～45％,得到聚酰胺酸溶液；将聚酰胺酸溶液加入化学催化剂，在常温条件下搅拌12h～72h，得到目标产物聚异酰亚胺。优选地，上述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，惰性气体分别为：氮气，氩气，氦气。优选地，上述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，反应温度为20～35℃，搅拌速率为200r/min-220r/min。优选地，上述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，离子液体为氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑；1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑醋酸盐；1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑六氟磷酸盐；1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑四氟硼酸盐一种或两种以上混合物。优选地，上述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，二胺单体结构式如下：优选地，上述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，聚酰胺酸制备聚异酰亚胺反应温度为20～35℃，搅拌速率为200r/min～220r/min，反应时间为12h～60h。优选地，上述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，催化剂为吡咯/乙酸酐、或三乙胺/乙酸酐、或乙酸钠/乙酸酐等。优选地，上述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，且聚异酰亚胺在高温条件下能够实现异构化转变成聚酰亚胺而不放出小分子副产物影响产品的整体性能。离子液体能够有效地抑制分子间和分子内的CTC(电荷转移络合物)作用，从而提高了聚酰亚胺的透明性，所使用的离子液体具有活化作用，能够促进聚合反应的充分进行。相对传统方法，此方法合成的聚酰亚胺预聚体能够在较低温度下亚酰化完全，而聚酰亚胺薄膜于低温下固化，可以避免其在高温条件下由无色变为黄色，使其保持较高的透明性。具体实施方式下面给出实例以对本专利技术作更详细的说明,有必要指出的是以下实施例不能解释为对专利技术保护范围的限制,该领域的技术熟练人员根据上述
技术实现思路
对本专利技术作出的一些非本质的改进和调整,仍应属于本专利技术的保护范围。实施实例1：室温下在氮气气氛中将3.390g(6F-APB)加入三口烧瓶内，溶解在45.93g1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑四氟硼酸盐溶剂中，充分溶解后加入3.500g(6FDA)，搅拌速率维持在200r/min～220r/min，搅拌时间12h，获得均相透明粘稠的聚酰胺酸溶液。在搅拌下加入三乙胺：乙酸酐＝0.8:1(三乙胺：0.45g；乙酸酐：0.562g)，继续在室温下搅拌12h，得到聚异酰亚胺溶液。将反应溶液导入800mL丙酮中，收集析出纤维状聚合物。将聚合物在40℃下通过真空干燥，得聚异酰亚胺。本专利技术实例1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑四氟硼酸盐分子结构式如下：本实施例中的透明性聚异酰亚胺的分子结构式如下：实施实例2：室温下在氮气气氛中将5.001g(1，3，4-APB)加入三口烧瓶内，溶解在81.96g氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑溶剂中，充分溶解后加入7.295g(3，3，4，4-二苯四甲基二硅四酸二酐)，搅拌速率维持在200r/min～220r/min，搅拌时间12h，获得均相粘稠的聚酰胺酸溶液。用147.54gDMAc稀释聚酰胺酸溶液，在搅拌下加入三乙胺：乙酸酐＝0.8:1(三乙胺：0.87g；乙酸酐：1.08g)，继续在室温下搅拌12h，得到聚异酰亚胺溶液。本专利技术实例氯化1,3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑分子结构式如下：本实施例中的强溶解性性聚异酰亚胺的分子结构式如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：在惰性气氛、常温条件下，将二胺和二酐单体在离子液体中聚合反应，所述二胺和所述二酐按照摩尔比1:1‑1.1与所述离子液体进行聚合反应,所述二胺和所述二酐的总质量占所述离子液体的质量的2％～45％,得到聚酰胺酸溶液；将聚酰胺酸溶液加入化学催化剂，在常温条件下搅拌12h‑72h，得到目标产物聚异酰亚胺。

【技术特征摘要】
1.一种基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，其特征在于，包括如下步骤：在惰性气氛、常温条件下，将二胺和二酐单体在离子液体中聚合反应，所述二胺和所述二酐按照摩尔比1:1-1.1与所述离子液体进行聚合反应,所述二胺和所述二酐的总质量占所述离子液体的质量的2％～45％,得到聚酰胺酸溶液；将聚酰胺酸溶液加入化学催化剂，在常温条件下搅拌12h-72h，得到目标产物聚异酰亚胺。2.根据权利要求1所述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，其特征在于：惰性气体分别为：氮气，氩气，氦气。3.根据权利要求1或2所述的基于离子液体合成聚异酰亚胺的方法，其特征在于：反应温度为20～35℃，搅拌速率为100r/min-600r/min。4.根据权利要求1-3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵永刚，翁立，刘屹东，何婷婷，齐方亚，
申请(专利权)人：南京新月材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32