一种聚酰亚胺薄膜及采用点击化学制备聚酰亚胺薄膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种聚酰亚胺薄膜及采用点击化学制备聚酰亚胺薄膜的方法，以商业化二元酸酐为基本单体单元，通过与多种活性单体结合制备了双氨基酰亚胺单体，将其作为二胺与包含碳碳不饱和键的单酸酐化合物反应得到碳碳不饱和键封端的酰亚胺预聚体，再将其同双巯基化合物进行高效温和的点击聚合，最终得到高分子量的聚酰亚胺薄膜。本发明专利技术制备的聚酰亚胺薄膜，无需复杂的亚胺化及长达24‑48h的聚合时间，在室温下反应4‑8h即可形成高分子量的聚合物。得到的薄膜热性能突出，拉伸模量高达2.4GPa。本发明专利技术为聚酰亚胺薄膜的快速高效制备提供了一种全新的思路，由此获得的薄膜有望在柔性印刷线路板、柔性显示设备及光学器件中得到很好的应用。

A polyimide film and the method of preparing polyimide film by click chemistry

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰亚胺薄膜及采用点击化学制备聚酰亚胺薄膜的方法
本专利技术属于聚酰亚胺薄膜制备
，涉及一种聚酰亚胺薄膜及采用点击化学制备聚酰亚胺薄膜的方法，具体为一种快速高效、条件温和的点击反应制备高耐热、高模量聚酰亚胺薄膜的方法。
技术介绍
聚酰亚胺(Polyimide，PI)是指在分子主链上含有酰亚胺基团的一类高性能高分子材料，其中以芳香环和酰亚胺五元环为主要结构的聚酰亚胺性能最为优异，并且通过调整所用单体的结构，可以得到种类多样、实用性很强、覆盖面极广的产品，在200～400℃范围内都有着极好的的机械性能、耐热性等，广泛应用于微电子、电子封装、汽车工业、高温绝缘、航空航天等领域，已被世界各国誉为21世纪最有希望的工程塑料之一，现如今聚酰亚胺材料也被认为成就了当代微电子技术产业。薄膜是应用最早的聚酰亚胺材料之一，目前主要应用于柔性印刷线路板以及电子器件柔性显示设备中。美国杜邦公司是最早生产聚酰亚胺薄膜的公司，并成功将其商业化，随后日本多家公司等也设计研发了多种用途和型号的聚酰亚胺薄膜材料。我国对聚酰亚胺薄膜的研发起步较晚，目前技术核心主要被美日本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于各组分的摩尔分数为：巯基化合物占50％～75％，碳碳不饱和键封端的酰亚胺预聚体占25％～50％；所述碳碳不饱和键封端的酰亚胺预聚体各组分的摩尔分数为：单酸酐化合物占66.7％～75％，二元胺占25％～33.3％；所述二元胺包括摩尔分数为：25％～33.3％的二元酸酐，66.7％～75％的胺类化合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于各组分的摩尔分数为：巯基化合物占50％～75％，碳碳不饱和键封端的酰亚胺预聚体占25％～50％；所述碳碳不饱和键封端的酰亚胺预聚体各组分的摩尔分数为：单酸酐化合物占66.7％～75％，二元胺占25％～33.3％；所述二元胺包括摩尔分数为：25％～33.3％的二元酸酐，66.7％～75％的胺类化合物。


2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述二元酸酐为如下几种酸酐中的任意一种或其组合：





3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述胺类化合物为硝基苯胺、甲基取代硝基苯胺或三氟甲基代硝基苯胺中的任意一种或其组合。


4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述胺类化合物包括摩尔分数为：50％～66.7％的酚类化合物，33.3％～50％的硝基化合物。


5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述巯基化合物S为乙二硫醇、丙二硫醇、丁二硫醇、二巯基二苯硫醚、1,2-苯二硫醇、1,3-苯二硫醇、1,4-苯二硫醇、1,4-苯二甲硫醇、1,3-苯二甲硫醇、1,2-苯二甲硫醇、4,4'-联苯二硫醇、二巯基二噻烷中的任意一种或其组合。


6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述单酸酐化合物为如下几种酸酐中的任意一种或其组合：





7.根据权利要求4所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述酚类化合物包括对氨基苯酚、邻氨基苯酚、间氨基苯酚、2-甲基-4-氨基苯酚、3-甲基-4-氨基苯酚、2-甲基-3-氨基苯酚、3-甲基-2-氨基苯酚、4-氨基-3-三氟甲基苯酚、4-氨基-2-三氟甲基苯酚、3-氨基-2-三氟甲基苯酚、2-氨基-3-三氟甲基苯酚、对氨基苯硫酚、邻氨基苯硫酚、间氨基苯硫酚、2-甲基-4-氨基苯硫酚、3-甲基-4-氨基苯硫酚、2-甲基-3-氨基苯硫酚、3-甲基-2-氨基苯硫酚、4-氨基-3-三氟甲基苯硫酚、4-氨基-2-三氟甲基苯硫酚、3-氨基-2-三氟甲基苯硫酚、2-氨基-3-三氟甲基苯硫酚中的任意一种或其组合。


8.根据权利要求4所述的聚酰亚胺薄膜，其特征在于：所述硝基化合物包括邻硝基卤代苯、间硝基卤代苯、对硝基卤代苯、2-甲基-4-硝基卤代苯、3-甲基-4-硝基卤代苯、4-硝基-3-三氟甲基卤代苯、4-硝基-2-三氟甲基卤代苯中的任意一种或其组合；所述卤代元素为氟、氯、溴或碘。


9.一种采用点击化学制备权利要求1～8所述任一项聚酰亚胺薄膜的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将二元酸酐加入到配有分水器及冷凝回流装置的三口烧瓶中，氩气氛围下加入羧酸溶剂并搅拌，依次加入胺类化合物与环己烷并加热体系至回流；回流反应5～10h后冷却至25～50℃，将反应液倒入蒸馏水中析出固体；抽滤，用蒸馏水洗涤滤饼2～3次；将滤饼在80～120℃真空烘箱中干燥12～24h得到粉末物质；
所述二元酸酐与胺类化合物的摩尔比为1:2～3；
所述胺类化合物与羧酸溶剂的摩尔比为1:100～150；
所述环己烷与羧酸溶剂的体积比为1:3～8；
步骤2：将粉末物质溶解于溶剂中，加入钯碳催化剂及含磷稳定剂，将反应体系置于高压反应釜中在常温下于氢气氛围中反应15～20h；反应过程中氢气压力维持在10～15bar；反应结束后滤去催化剂，减压蒸馏除去A溶剂，并用甲苯洗涤产物2～3次后在80～120℃真空烘箱中干燥12h得到包含双酰亚胺结构的二元胺；
所述还原体系中溶质质量分数为10％～20％；
所述含磷稳定剂M的体积分数为1％～2％；
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【专利技术属性】
技术研发人员：张秋禹，薛书宇，雷星锋，连如贺，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61