一种聚酰亚胺材料及其制备方法技术

一种聚酰亚胺材料，该材料含有具有如重复结构单元的聚合物，ｍ为０－３６的整数、ｎ为０－３５的整数，且ｍ和ｎ不同时为０，ｌ和ｐ的值使与该聚酰亚胺对应的聚酰胺酸的特性粘度为１００－２００毫升／克。本发明专利技术提供的聚酰亚胺材料同时具备优异的剥离强度、抗撕裂强度、柔韧性（即断裂延伸率）和适中的玻璃化温度的优点，而且还具有良好的金属粘结力和耐久性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于。技术背景从1955年美国的Dupont公司专利技术芳香族聚酰亚胺类化合物到现在，已 经开发出了许多种具有各种各样不同结构和性能的聚酰亚胺膜及其制品。由 于聚酰亚胺具有优异的机械性能、电性能、耐辐射性能和耐热性能等独特的 优点，因而在航空航天、电子、汽车、通讯等行业的应用越来越广泛。相应 地，关于聚酰亚胺材料及其制备方法的研究也日益深入展开。例如，CN 1123589C公开了一种热固性聚酰亚胺基体树脂，该树脂由100 重量份芳香族四酸二酐、35-110重量份芳香族二胺和10-55重量份反应性封 端剂组成，所述反应性封端剂为具有下述化学结构的有机化合物其中R为H、甲基或乙基。该树脂可在310-32(TC下长期使用，经固化后得 到的固化材料与PMR-15相比具有很好的抗冲击性能，由其制备的碳纤维增 强树脂基复合材料可明显减少高温使用过程中的微裂现象。CN 1693338A公开了一种多嵌段共聚聚酰亚胺，该多嵌段共聚聚酰亚胺 的化学结构式为上述多嵌段共聚聚酰亚胺的制备方法包括(1)先将一种芳香族二胺溶解在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中；(2)在搅拌作用下加入一定配比的一种芳 香族二酐，反应温度约为0-25"C，反应时间为4-6小时，得到氨基或酐基封 端的低聚物溶液；(3)然后再相继加入其它种类的二酐和二胺，充分反应6-8 小时，得到嵌段结构的共聚物；(4)釆用化学酰亚胺或热酰亚胺法制得共聚 聚酰亚胺的粉末或薄膜，其中所述芳香族二酐为联苯二酐和均苯四甲酸二 酐，所述芳香族二胺选自二氨基二苯醚、双酚A二胺中的一种或几种，所述 其它二酐选自3,3'，4,4'-二苯酮二酐、3，3，，4，4，-二苯醚二酐、双酚A二酐、1,4-双(3，4-二羧酸苯氧基)苯二酐、2,2-双(3，4-二羧基苯基)六氟丙垸二酐中 的一种或几种，所述其它二胺选自二苯酮二胺、苯二胺、1，3-双(4-氨基苯 氧基)苯(1，3，4-APB)、 1，4-双(4-氨基苯氧基)苯(1,4,4画APB)、 2,2-双六氟丙烷中的一种或几种。使用上述方法制得的多嵌 段共聚聚酰亚胺具有较好的耐热性和机械性能，并可通过调节多嵌段共聚聚 酰亚胺的组成调节聚酰亚胺的分子刚性和加工性。尽管上述聚酰亚胺材料的某些性能非常优异，但均存在不能同时具备优 异的剥离强度、抗撕裂强度、柔韧性和适中的玻璃化温度的缺点，而随着科 学技术往高端和精细化两个方向的发展，在航空航天、微电子、电子电器、 汽车等领域对所需使用的聚酰亚胺的性能提出了更高、更全面、更细致的要 求，要求聚酰亚胺材料同时具备高的剥离强度、抗撕裂强度、良好的柔韧性 能，同时出于加工需要，又要求产品又不能具有太高的玻璃化温度等。<formula>formula see original document page 8</formula>
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的聚酰亚胺不能同时具备优异的剥 离强度、抗撕裂强度、柔韧性和适中的玻璃化温度的缺点，提供一种能同时 具备优异的剥离强度、抗撕裂强度、柔韧性和适中的玻璃化温度的优点的聚 酰亚胺材料及其制备方法。本专利技术提供的聚酰亚胺材料含有具有如下重复结构单元的聚合物<formula>formula see original document page 9</formula>式中，An为具有下述结构式基团中的一种或几种<formula>formula see original document page 9</formula>其中X选自下述二价基团中的一种或几种-CO-、 -O-、 -S-、 -S02-、 -CHr、 -C(CH3)2|C(CF3)r;Ar2为具有下述结构式基团中的一种或几种-Y--Y--Y一其中Y、 Z和W分别独立地选自-CO-、 -O-、 -S-、 -S02-、 -CH2-、 -C(CH3)2 和-C(CF3)2-中的 一种或几种；R,、 R2和R3分别独立地为氢、烷基、烷氧基、羧基、氰基或氨基； R，和R"分别独立地为亚烷基或次烷基；m为0-36的整数、n为0-35的整数，且m和n不同时为0， 1和p的值 使与该聚酰亚胺对应的聚酰胺酸的特性粘度为100-200毫升/克。本专利技术提供的聚酰亚胺材料的制备方法包括将芳香族四酸二酐和二胺 在溶剂中混合反应，得到聚酰胺酸，然后将所得聚酰胺酸加热进行酰亚胺化 反应，其中，所述二胺包括芳香族二胺和脂肪族二胺，所述脂肪族二胺具有 以下结构式(A)表示的结构<formula>formula see original document page 10</formula>式中R,、 R2和R3分别独立地为氢、烷基、垸氧基、羧基、氰基和氨基中的 一种或几种；R，和R"分别独立地为亚垸基或次烷基；m为0-36的整数、n 为0-35的整数，且m和n不同时为0;所述聚酰胺酸的特性粘度为100-200毫升/克。本专利技术提供的聚酰亚胺材料由于含有由脂肪族二胺与酸酌，u的结构单元，因此同时具备优异的剥离强度、抗撕裂强度、柔韧性(即断裂延 伸率)和适中的玻璃化温度的优点，而且还具有良好的金属粘结力和耐久性。例如，由本专利技术实施例1制得的聚酰亚胺材料的剥离强度为12.4牛/厘米、 抗撕裂强度为170兆帕、断裂延伸率为60%、玻璃化温度为313。C;而由现 有技术制得的聚酰亚胺材料在相同测试条件下的剥离强度为8.3牛/厘米、抗 撕裂强度为110兆帕、断裂延伸率为47%、玻璃化温度为55(TC。另外，本专利技术的聚酰亚胺材料在环境温度下将上述组分混合反应后进行酰亚胺化反应即可制得，制备方法简单，原料易得。具体实施方式本领域技术人员知道，由于聚酰亚胺(PI)是一种不溶性高分子聚合物， 其聚合度1和p很难准确测定，而与聚合度直接相关的另一个物理参数聚酰 胺酸的特性粘度密切相关。聚酰胺酸是由酸二酐与胺反应制备聚酰亚胺反应 过程中的中间体，研究发现，通过控制聚酰胺酸的特性粘度在一定范围内， 即可获得所需聚合度或者所需物理性能的聚酰亚胺，而特性粘度是-个与测 量条件无关能够客观反映聚酰胺酸聚合度的物理参数，由聚酰胺酸到聚酰亚 胺之间一般不经过聚合或解聚反应，也就是说，聚酰亚胺的聚合度与中间体 聚酰胺酸的聚合度是一致的，因此本领域通常使用聚酰胺酸的特性粘度来表 示聚酰胺酸和聚酰亚胺的聚合度。本专利技术在此沿用上述方法来表征聚酰亚胺 薄膜的聚合度。本专利技术的专利技术人研究发现，只要将与该聚酰亚胺对应的聚酰胺酸的特性粘度控制在100-200毫升/克优选在140-190毫升/克即可实现本发 明的目的，因此，本专利技术中，1和p的值只要使与该聚酰亚胺对应的聚酰胺 酸的特性粘度为100-200毫升/克优选为140-190毫升/克即可。进一步优选情况下，l与p的比值为0.01-99: 1，优选为1-19: 1。本发 明中，l与p的比值表示的物理意义是所得聚酰亚胺薄膜中，由酸二酐与芳 二胺反应得到的聚酰亚胺和由酸二酐与脂肪族二胺反应得到的聚酰亚胺的 摩尔比值。m优选为5-25的整数、n为5-25的整数。本专利技术中，m和n的 值与原料脂肪族二胺中的m和n的值分别相同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酰亚胺材料，该材料含有具有如下重复结构单元的聚合物：＊＊＊式中，Ａｒ↓［１］为具有下述结构式基团中的一种或几种：＊＊＊其中Ｘ选自下述二价基团中的一种或几种：－ＣＯ－、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＳＯ↓［２］－、－ＣＨ↓［２］－、－Ｃ（ＣＨ↓［３］）↓［２］－和－Ｃ（ＣＦ↓［３］）↓［２］－；Ａｒ↓［２］为具有下述结构式基团中的一种或几种：＊＊＊其中Ｙ、Ｚ和Ｗ分别独立地选自－ＣＯ－、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＳＯ↓［２］－、－ＣＨ↓［２］－、－Ｃ（ＣＨ↓［３］）↓［２］－和－Ｃ（ＣＦ↓［３］）↓［２］－中的一种或几种；Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］和Ｒ↓［３］分别独立地为氢、烷基、羧基、氰基、或氨基；Ｒ’和Ｒ”分别独立地为亚烷基或次烷基；ｍ为０－３６的整数、ｎ为０－３５的整数，且ｍ和ｎ不同时为０，ｌ和ｐ的值使与该聚酰亚胺对应的聚酰胺酸的特性粘度为１００－２００毫升／克。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]