一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺及其制备方法技术

本申请涉及一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其由二酐单体和至少两种二胺单体制成，其中所述至少两种二胺单体中的至少一种为含咪唑基芳香环结构的二胺单体。本申请还涉及一种制备含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺薄膜的方法。本申请的有益效果在于本申请的含咪唑基芳香环结构的二胺单体可显著提高所得聚酰亚胺的耐热性。

【技术实现步骤摘要】
一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺及其制备方法
本申请涉及聚酰亚胺合成
，具体来说，本申请涉及一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺及其制备方法。
技术介绍
聚酰亚胺具有耐高温、机械强度高、绝缘性能、化学稳定、尺寸稳定性好等特点，在航空航天、电气、微电子等行业得到广泛的应用。特别是在光电领域，例如在有机电致发光装置中，作为搭载薄膜晶体管等各种元件的支持基材，聚酰亚胺的优异性能受到广泛瞩目。作为制备聚酰亚胺薄膜的主要组分，二胺单体的结构对其性能具有很大的影响。在现有技术中，公开了很多制备聚酰亚胺薄膜所需的芳香二胺单体，但是这些芳香二胺的制备困难且价格过高，且所制备的聚酰亚胺热分解温度不高。中国专利技术专利申请201110060885.0“含咪唑基芳香二胺及其制备方法”披露了新型含咪唑基的芳香二元胺，并披露所制得的二胺单体可以制备多种含咪唑基的聚合物，例如含咪唑基聚酰亚胺、聚酰胺等，不仅可以丰富聚合物的种类，咪唑基的引入也可以提高聚合物的某些性能，在高性能材料和燃料电池领域具有广泛的应用前景。但该专利文献没有披露使用含咪唑基的芳香二元胺来制备聚酰亚胺的任何实施例，对于所得聚酰亚胺性能的提高只是预测性的。为此，本领域迫切需要开发一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺及其制备方法。
技术实现思路
本申请之目的在于提供一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，从而解决上述现有技术中的技术问题。本申请的含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺由二酐单体和至少两种二胺单体制成，其中所述至少两种二胺单体中的至少一种为含咪唑基芳香环结构的二胺单体。使用含咪唑基芳香环结构的二胺单体来合成聚酰亚胺，可显著提高所得聚酰亚胺的玻璃化转变温度和热分解温度，制备耐热聚酰亚胺。本申请之目的还在于提供一种制备含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺薄膜的方法。为了解决上述技术问题，本申请提供下述技术方案：在第一方面中，本申请提供一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其由二酐单体和至少两种二胺单体制成，其中所述至少两种二胺单体中的至少一种为含咪唑基芳香环结构的二胺单体。在第一方面的一种实施方式中，所述含咪唑基芳香环结构的二胺单体具有通过下述通式I或者下述通式II所示的结构：在通式I中，基团R11、R12、R13、R14、R15各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R12、R13和R14中的至少一种为氨基；基团R21、R22、R23、R24、R25各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R22、R23和R24中的至少一种为氨基；基团R16、R17、R18、R26、R27、R28各自独立地为氢原子或者C1-C6烷基；在通式II中，基团R31、R32、R33、R34、R35各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R32、R33和R34中的至少一种为氨基；基团R41、R42、R43、R44、R45各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R42、R43和R44中的至少一种为氨基；基团R36、R37、R38、R46、R47、R48各自独立地为氢原子或者C1-C6烷基。在第一方面的另一种实施方式中，所述含咪唑基芳香环结构的二胺单体是下述中的一种或几种：2,2’-双(4-氨基苯基)-5,5’-联苯并咪唑：2,2’-双(3-氨基苯基)-5,5’-联苯并咪唑：2,2’-双(4-氨基苯基)-6,6’-联苯并咪唑：2,2’-双(3-氨基苯基)-6,6’-联苯并咪唑：在第一方面的另一种实施方式中，所述两种二胺单体还包括至少一种其它二胺单体，所述至少一种其它二胺单体为间苯二胺、对苯二胺、4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚、4,4’-二氨基二苯甲酮、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑或者2-(3-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑。在第一方面的另一种实施方式中，所述二酐单体包括下述中的一种或几种：3,4,3’,4’-二苯甲酮四酸二酐，4,4’-(乙炔-1,2,-二基)二酞酸酐，均苯四甲酸二酐，3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐，4,4’-(乙炔-1,2,-二基)二酞酸酐或乙炔基双苯酐。在第一方面的另一种实施方式中，其具有下述结构：其中，m和n为1到10000的正整数。在该结构式中，咪唑基芳香环的氨基为间位或对位。在第二方面中，本申请提供一种制备含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺薄膜的方法，所述方法包括下述步骤：S1：将二酐单体、含咪唑基芳香环结构的二胺单体和至少一种其它二胺单体溶解于非质子极性溶剂中，得到聚酰胺酸胶液；S2：将步骤S1获得的聚酰胺酸涂覆在衬底上，加热去除溶剂并进行亚胺化，得到含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺薄膜。在第二方面的另一种实施方式中，在步骤S1中，所述非质子极性溶剂为超干N,N-二甲基乙酰胺。在第二方面的另一种实施方式中，所述溶解包括将聚酰胺酸胶液体系的固含量设定为12-18％wt。在第二方面的另一种实施方式中，所述溶解包括在冰水浴下机械搅拌8-24h以充分反应。在第二方面的另一种实施方式中，在步骤S2中，所述加热包括按照依次在70℃温度下加热2h、90℃温度下加热2h、110℃温度下加热2h、130℃温度下加热2h、150℃温度下加热2h、180℃温度下加热2h的升温程序预烘以除去溶剂；然后按照依次在120℃温度下加热2h、200℃温度下加热2h、250℃温度下加热2h、300℃温度下加热2h、350℃温度下加热1h、400℃温度下加热1h的升温程序完成亚胺化。与现有技术相比，本申请的有益效果在于本申请的含咪唑基芳香环结构的二胺单体可显著提高所得聚酰亚胺的耐热性。附图说明图1显示根据实施例2-7以及对比例1的DMA曲线。图2显示根据实施例2-7以及对比例1的TGA曲线。图3显示根据实施例2-7以及对比例1的红外曲线。图4显示根据实施例8-13以及对比例2的DMA曲线。图5显示根据实施例8-13以及对比例2的TGA曲线。图6显示根据实施例8-13以及对比例2的红外曲线。图7显示根据实施例14的DMA曲线。图8显示根据实施例14的TGA曲线。图9显示根据实施例15的DMA曲线。图10显示根据实施例15的TGA曲线。具体实施方式聚酰亚胺薄膜是耐高温等级最高的聚合物材料，但普通聚酰亚胺耐热性尚不能达到如此高的耐热性。本申请提供一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺及其制备方法，从而解决上述问题。在第一方面中，本申请提供一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其由二酐单体和至少两种二胺单体制成，其中所述至少两种二胺单体中的至少一种为含咪唑基芳香环结构的二胺单体。二胺单体用于制备本申请的含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺的二胺单体至少包括一种含咪唑基芳香环单体。所述含咪唑基芳香环结构的二胺单体可具有通过下述通式I或者下述通式II所示的结构：在通式I中，基团R11、R12、R13、R14、R15各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R12、R13和R14中的至少一种为氨基；基团R21、R22、R23、R24、R25各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R22、R23和R24中的至少一种为氨基；基团R16、R17、R18、R26、R27、R28各自独立地为氢原子或者C1-C6烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其由二酐单体和至少两种二胺单体制成，其中所述至少两种二胺单体中的至少一种为含咪唑基芳香环结构的二胺单体。

【技术特征摘要】
1.一种含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其由二酐单体和至少两种二胺单体制成，其中所述至少两种二胺单体中的至少一种为含咪唑基芳香环结构的二胺单体。2.如权利要求1所述的含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其特征在于，所述含咪唑基芳香环结构的二胺单体具有通过下述通式I或者下述通式II所示的结构：在通式I中，基团R11、R12、R13、R14、R15各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R12、R13和R14中的至少一种为氨基；基团R21、R22、R23、R24、R25各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R22、R23和R24中的至少一种为氨基；基团R16、R17、R18、R26、R27、R28各自独立地为氢原子或者C1-C6烷基；在通式II中，基团R31、R32、R33、R34、R35各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R32、R33和R34中的至少一种为氨基；基团R41、R42、R43、R44、R45各自独立地为氢原子、C1-C6烷基或者氨基，且基团R42、R43和R44中的至少一种为氨基；基团R36、R37、R38、R46、R47、R48各自独立地为氢原子或者C1-C6烷基。3.如权利要求2所述的含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其特征在于，所述含咪唑基芳香环结构的二胺单体是下述中的一种或几种：2,2’-双(4-氨基苯基)-5,5’-联苯并咪唑：2,2’-双(3-氨基苯基)-5,5’-联苯并咪唑：2,2’-双(4-氨基苯基)-6,6’-联苯并咪唑：2,2’-双(3-氨基苯基)-6,6’-联苯并咪唑：4.如权利要求2或权利要求3所述的含咪唑基芳香环结构的耐热聚酰亚胺，其特征在于，所述两种二胺单体还包括至少一种其它二胺单体，所述至少一种其它二胺单体为间苯二胺、对苯二胺、4,4’-二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯醚、3,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：路庆华，廉萌，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31