聚酰亚胺薄膜的制备方法，它涉及高分子聚合物薄膜的制备方法。本发明专利技术的目的是提供了含单噁唑环聚苯并噁唑酰亚胺薄膜的合成方法，该方法在不牺牲聚合物热性能的条件下解决了含双噁唑环聚苯并噁唑酰亚胺成膜性差的问题。本发明专利技术的方法如下：一、将５－氨基－２－（对氨基苯）苯并噁唑和Ｎ，Ｎ’－二甲基乙酰胺混合，搅拌，再加入芳香二酐，反应完毕后得聚酰胺酸；二、将步骤一中制备的聚酰胺酸流延成膜，干燥；三、热处理；四、水煮脱膜，即得聚酰亚胺薄膜。本发明专利技术制备的聚酰亚胺薄膜热性能好、耐酸性强、力学性能高。本发明专利技术的制备方法简单且成膜性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子聚合物薄膜的制备方法。
技术介绍
随着航天技术的发展，新近研制的各种飞行器对材料的耐高温性能提出了 更高的要求。在众多材料中，聚酰亚胺以其优异的耐高温性、耐辐射性、耐低 温性、力学机械性能及很好的化学物理稳定性等，成为科学家们研究的热门课 题。在耐高温聚酰亚胺(PI)的研究中，耐热性的提高主要是从设计聚酰亚胺的 分子结构上入手的，而对于分子结构的设计主要是从合成聚酰亚胺的二胺、二 酐单体的结构展开研究的。近年来，为了提高聚酰亚胺的耐热性，化学工作者 通过合成的方法向PI分子中引入了含有硫、氮、氧等原子的杂环，如苯并噁 唑、苯并咪唑、吡咙、喹恶啉等。向聚合物单体中引入双噁唑环，可以提高聚 酰亚胺的热性能。但由于聚合物二胺单体的双噁唑对称结构，使聚合物分子链 刚性比较大，结晶性较强，仅能与柔顺性较强的芳香二酐反应生成聚酰亚胺薄 膜，且聚酰亚胺薄膜较脆，而与刚性较强的芳香二酐如均苯四甲酸二酐、联苯 四甲酸二酐等则不能形成薄膜。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了含单噁唑环聚苯并噁唑酰亚胺薄膜的合成方法，该 方法在不牺牲聚合物热性能的条件下解决了含双噁唑环聚苯并噁唑酰亚胺成 膜性差的问题。本专利技术中按以下步骤实现 一、将5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑溶于经重蒸馏处理的N，N，-二甲基乙酰胺中，再加入均苯四甲 酸二酐，在N2的保护下，在温度为0 5"C条件下反应3~6小时，得到聚酰胺 酸；二、将步骤一制备的聚酰胺酸倒在玻璃片上，流延成膜，在室温下干燥 3~4小时，然后在真空干燥器中干燥24 30小时；三、将经步骤二处理的玻璃 片以10°C/min的升温速率升温，依次在100°C、 150°C、 20(TC和30(TC各恒温 1小时，在350'C恒温0.5小时；四、将经步骤三处理的玻璃片冷却至室温，然后水煮脱膜，即得聚酰亚胺薄膜；其中聚酰亚胺的结构式为，n表示聚合度，350《n《400;其中步骤一中均苯四甲酸二酐与5-基-2-(对氨基苯)苯并噁唑的摩尔比为 1~1.02:1;步骤一中每25ml经重蒸馏处理的N,N，-二甲基乙酰胺中溶有 4.44mmol5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑。本专利技术中另一种按以下步骤实现 一、将5-氨基 -2-(对氨基苯)苯并噁唑溶于经重蒸馏处理的N，N，-二甲基乙酰胺中，再加入 2,2，3,3，-联苯四甲酸二酐，在N2的保护下，在温度为0 5'C条件下反应3 6小 时，得到聚酰胺酸；二、将步骤一制备的聚酰胺酸倒在玻璃片上，流延成膜， 在室温下干燥3 4小时，然后在真空干燥器中干燥24 30小时；三、将经步骤 二处理的玻璃片以10°C/min的升温速率升温，依次在100°C、 150°C、 200°C 和300。C各恒温1小时，在350。C恒温0.5小时；四、将经步骤三处理的玻璃 片冷却至室温，然后水煮脱膜，即得聚酰亚胺薄膜；其中聚酰亚胺的结构式为<formula>formula see original document page 5</formula>，n表示聚合度，350《n《400;其中步骤一中2，2'3,3'-联苯四甲酸二酐与5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑的摩尔 比为1-1.02:1;步骤一中每25ml经重蒸馏处理的N,N，-二甲基乙酰胺中溶有 4.44mmol5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑。本专利技术中另一种按以下步骤实现 一、将5-氨基 -2-(对氨基苯)苯并噁唑溶于经重蒸馏处理的N,N，-二甲基乙酰胺中再加入双醚 二酐，在N2的保护下，在温度为0 5'C条件下反应3 6小时，得到聚酰胺酸； 二、将步骤一制备的聚酰胺酸倒在玻璃片上，流延成膜，在室温下干燥3 4 小时，然后在真空干燥器中干燥24 30小时；三、将经步骤二处理的玻璃片以 10°C/min的升温速率升温，依次在100°C、 150°C、 200。C和300。C各恒温1小 时，在350'C恒温0.5小时；四、将经步骤三处理的玻璃片冷却至室温，然后水煮脱膜，即得聚酰亚胺薄膜；其中聚酰亚胺的结构式为，n表示聚合度，350《n《400;其中步骤一中双醚二酐与5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑的摩尔 比为1~1.02:1;步骤一中每25ml经重蒸馏处理的N，N，-二甲基乙酰胺中溶有 4.44mmol5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑。本专利技术中采用单噁唑不对称结构的二胺单体与芳香二酐聚合而成聚苯并 噁唑酰亚胺，可以不牺牲其耐热性而形成力学性能较高的薄膜，与现有技术相 比，本专利技术合成的聚苯并噁唑酰亚胺薄膜的力学性能提高了50%;理论上讲， 当芳香二酐与5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑的摩尔比为1:1时，所得的聚酰胺 酸的粘度最高，相对分子质量最大，但反应体系不可避免存在水分，使芳香二 酐水解失去活性，因此芳香二酐稍微过量会使得到的聚酰胺酸的粘度更大，但 二酐的量增加太多，没有适量的二胺与其聚合，二酐的水解更严重，进而使粘 度降低，本专利技术中采用的芳香二酐和5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑摩尔比为 1~1.02:1，这一摩尔比能使聚酰胺酸的粘度达到最大值，从而使制得的聚酰亚 胺薄膜的相对分子质量最大；本专利技术的反应在冰水浴中进行，控制温度0~5°C， 因为芳香二酐与-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑在反应过程中放热，低温有利于 反应正向进行，进而得到高分子量的聚合物。本专利技术制得的聚酰亚胺薄膜只能溶解于浓硫酸，说明本专利技术制得的聚酰亚 胺薄膜有较强的耐酸性。附图说明图1为聚酰亚胺薄膜的红外光谱图，其中A为以均苯四甲酸二酐为原料 制得的聚酰亚胺薄膜的红外光谱图，B为以2,2，3，3，-联苯四甲酸二酐为原料制 得的聚酰亚胺薄膜的红外光谱图，C为以双醚二酐为原料制得的聚酰亚胺薄膜 的红外光谱图。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方 式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式按以下步骤实现-一、将5-氨基-2-(对氨基苯)苯并噁唑溶于经重蒸馏处理的N,N，-二甲基乙酰胺 中，再加入均苯四甲酸二酐，在N2的保护下，在温度为0 5'C条件下反应3 6 小时，得到聚酰胺酸；二、将步骤一制备的聚酰胺酸倒在玻璃片上，流延成膜， 在室温下干燥3 4小时，然后在真空干燥器中干燥24 30小时；三、将经步骤 二处理的玻璃片以10°C/min的升温速率升温，依次在100°C、 150°C、 200°C 和300。C各恒温1小时，在35(TC恒温0.5小时；四、将经步骤三处理的玻璃 片冷却至室温，然后水煮脱膜，即得聚酰亚胺薄膜；其中聚酰亚胺的结构式为n，n表示聚合度，350《n《400;其中步骤一中均苯四甲酸二酐与5-基-2-(对氨基苯)苯并噁唑的摩尔比为1~1.02:1; 步骤一中每25ml经重蒸馏处理的N,N，-二甲基乙酰胺中溶有4.44mmol5-氨基 -2-(对氨基苯)苯并噁唑。从图1中的曲线A可以看出本实施方式生成了含噁唑环的聚酰亚胺，并 且亚胺化完全；本实施方式制得的聚酰胺酸粘度为1.20dL/g，本实施方式制得 的聚酰亚胺薄膜只能溶解于浓硫酸；本实施方式制得的聚酰亚胺薄膜的玻璃化 转变温度为312°C，热降解总质量5%时的温度为553°C，热降解本文档来自技高网...
【技术保护点】
聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于聚酰亚胺薄膜的制备方法按以下步骤实现：一、将５－氨基－２－（对氨基苯）苯并噁唑溶于经重蒸馏处理的Ｎ，Ｎ’－二甲基乙酰胺中，再加入均苯四甲酸二酐，在Ｎ↓［２］的保护下，在温度为０～５℃条件下反应３～６小时，得到聚酰胺酸；二、将步骤一制备的聚酰胺酸倒在玻璃片上，流延成膜，在室温下干燥３～４小时，然后在真空干燥器中干燥２４～３０小时；三、将经步骤二处理的玻璃片以１０℃／ｍｉｎ的升温速率升温，依次在１００℃、１５０℃、２００℃和３００℃各恒温１小时，在３５０℃恒温０．５小时；四、将经步骤三处理的玻璃片冷却至室温，然后水煮脱膜，即得聚酰亚胺薄膜；其中聚酰亚胺的结构式为＊＊＊，ｎ表示聚合度，３５０≤ｎ≤４００；其中步骤一中均苯四甲酸二酐与５－基－２－（对氨基苯）苯并噁唑的摩尔比为１～１．０２∶１；步骤一中每２５ｍｌ经重蒸馏处理的Ｎ，Ｎ’－二甲基乙酰胺中溶有４．４４ｍｍｏｌ５－氨基－２－（对氨基苯）苯并噁唑。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥丽，黄玉东，宋美霞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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