一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料及其制备方法技术

一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料及其制备方法，涉工程塑料技术领域，解决现有聚酰亚胺塑料的耐碱解和耐水解性差、不适于在碱性或湿热工况下应用，且加工窗口窄的技术不足，采用的技术方案为：本发明专利技术公开了一种聚酰亚胺

【技术实现步骤摘要】
一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及工程塑料化工生产领域，更具体的涉及制备聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的方法，以及将该树脂模塑成型，得到一种具有优异耐热性能、耐碱解性能以及低成本的工程塑料。

技术介绍

[0002]正如专利文献US4755555A、CN102356116A、CN102884107A等现有技术中所公开的，聚酰亚胺工程塑料因具有良好的强度、刚性、尺寸稳定性，优异的耐高低温、耐磨损，以及优异的切削加工性，一直被广泛应用于各种机械零部件、航天、航空、军事装备等尖端产业领域，是一种超级工程塑料。
[0003]国外高耐热PI模塑料的代表性产品包括Vespel(美国杜邦)、Upimol(日本宇部)等，大多采用刚性单体为主体结构，同时利用含柔性或扭曲结构的单体改善其加工性能。由于这类高分子的软化温度普遍高于其热分解温度，需采用特殊的等静压
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烧结工艺得到形状相对简单的板材或棒材，再根据需要加入石墨、二硫化钼等填料来降低摩擦系数，然后通过机械加工得到各种形状的制品。杜邦Vespel系列产品的长期使用温度为380℃，宇部公司Upimol的热变形温度最高可达490℃，短期使用温度超过500℃。国内从事高耐热PI模塑料研究的单位主要包括上海树脂所和中科院长春应化所，上海树脂所开发了YS380系列高温模塑料及自润滑材料，其长期使用温度为380℃，已经用于我国航空发动机自润滑衬套。长春应化所开发了HI
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P
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220
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2系列高温模塑料及自润滑材料，其玻璃化温度为330℃，模压工艺简单，已经用于电器绝缘、自润滑和密封材料、耐磨材料、电机密封环等领域。尽管上述各种聚酰亚胺塑料的综合性能优异用途广，但是其耐碱解和耐水解性一直无法解决，使其在碱性或湿热工况下的应用前景大为限制，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
[0004]另外，聚酰胺酰亚胺工程塑料因为酰胺键结构的引入，分子结构中有较强的内氢键，虽然使制得的塑料具有优异的耐磨性能，但该分子结构由偏苯三酸酐或偏苯三酸酐酰氯与二胺聚合而成，酰胺键和酰亚胺键的比例被分子结构固定为1:1，无法调节其较窄的加工窗口，给模塑成型带来了困难。
[0005]而芳香族聚芳噁二唑是指主链含有苯环和噁二唑环的一类高分子材料，其结构中的噁二唑环与苯环产生交替共轭，且大分子链呈刚性棒状结构，跟聚酰亚胺结构类似，也是一类耐高温聚合物，其起始分解温度在500℃以上，甚至高于聚酰亚胺。此外，噁二唑环比五元酰亚胺环具有更优异的耐减解和耐水解性，同时其原料主要是对/间苯二酰氯和水合肼等，原料成本上有巨大的优势。
[0006]综上，若能够将芳香族聚芳噁二唑材料与聚酰亚胺材料结合制得新型聚酰亚胺工程塑料，不仅可以解决现有聚酰亚胺工程塑料存在的上述技术问题，还可以使新型聚酰亚胺工程塑料兼具聚芳噁二唑材料的耐高温、耐碱解、耐水解特性及低成本等优势。因此，如何将二者结合并制得新型聚酰亚胺工程塑料成为摆在本领域技术人员面前的亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决现有聚酰亚胺塑料的耐碱解和耐水解性差、不适于在碱性或湿热工况下应用，且其分子结构中的酰胺键和酰亚胺键的比例被限制为1:1，导致其加工窗口较窄的技术问题，而提供一种结合了芳香族聚芳噁二唑高分子材料优点的新型聚酰亚胺工程塑料及其制备方法，该新型聚酰亚胺工程塑料不但具有耐高温、耐磨以及低成本等优点，同时还具备优异的耐碱解和耐水解性能，应用范围更广、应用前景极佳。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为，一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，由包括聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的材料模塑成型制得，所述的聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的分子结构简式为：
[0009][0010]进一步的，所述分子结构简式中的R1和R2包括以下一种或多种成分：
[0011][0012]进一步的，所述分子结构简式中的R3包括以下一种或多种成分：
[0013][0014]进一步的，所述分子结构简式中的R4包括以下一种或多种成分：
[0015][0016]进一步的，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂中的聚芳噁二唑和聚酰亚胺的组分之比在0.02～20之间。
[0017]进一步的，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的分子量大小在0.2～1.2dL/g之间。
[0018]优选的，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的分子量大小在0.4～0.8dL/g之间。
[0019]进一步的，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的表面积≥20m2/克。
[0020]优选的，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的表面积≥70m2/克。
[0021]本专利技术同时公开了一种制备上述耐碱解型聚酰亚胺工程塑料的方法，其反应流程图如附图1中所示：
[0022][0023]所述方法包括有以下步骤：
[0024]步骤(1)：在通有惰性气体的反应器中，加入非极性质子溶剂、二酰肼化合物和六甲基磷酰胺，其中，所述的非极性质子溶剂选自DMF、DMAc、NMP、DMSO、THF中的一种或多种，反应固含量在5～30wt％之间；
[0025]步骤(2)：将反应体系降温至
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15℃～15℃之间，搅拌条件下分多批次加入二酰氯，反应4～5h；
[0026]步骤(3)：然后向反应体系中加入二胺单体，反应0.5～1h；
[0027]步骤(4)：然后向反应体系中加入二酐单体，反应4～5h；
[0028]步骤(5)：采用亚胺化方法对反应体系进行处理以完成亚胺化；
[0029]其中，步骤(5)中所述的亚胺化方法，亚胺化温度在140℃～240℃之间，加入苯、甲苯、二甲苯中的至少一种为带水剂，回流处理12～36h；
[0030]或者，步骤(5)中所述的亚胺化方法，亚胺化温度在
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10℃～20℃之间，加入摩尔比在0.1～10之间的脱水剂和催化剂，亚胺化时间为1～24h；其中，所述的脱水剂包括乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐中的至少一种或多种，所述的催化剂包括三乙胺、吡啶、三甲基吡啶、吡咯啉、喹啉中的至少一种或多种；
[0031]步骤(6)：将亚胺化的反应物倒入洗涤溶剂中洗涤后干燥以去除盐酸络合物等杂质；其中，所述的洗涤溶剂包括甲醇、乙醇、丁醇和去离子水中的至少一种或多种；
[0032]步骤(7)：高温下对多酰肼进行成环处理，生成噁二唑环；其处理温度在200℃～40本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，由包括聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的材料模塑成型制得，所述的聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的分子结构简式为：2.根据权利要求1所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述分子结构简式中的R1和R2包括以下一种或多种成分：3.根据权利要求1所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述分子结构简式中的R3包括以下一种或多种成分：4.根据权利要求1所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述分子结构简式中的R4包括以下一种或多种成分：5.根据权利要求1所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂中的聚芳噁二唑和聚酰亚胺的组分之比在0.02～20之间。6.根据权利要求1所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的分子量大小在0.2～1.2dL/g之间。7.根据权利要求6所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述聚酰亚
胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的分子量大小在0.4～0.8dL/g之间。8.根据权利要求1所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的表面积≥20m2/克。9.根据权利要求8所述的一种耐碱解型聚酰亚胺工程塑料，其特征在于，所述聚酰亚胺
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聚芳噁二唑
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聚酰胺嵌段型树脂的表面积≥70m2/克。10.一种制备如权利要求1
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9中任一项所述的耐碱解型聚酰亚胺工程塑料的方法，其特征在于，所述方法包括有以下步骤：步骤(1)：在通有惰性气体的反应器中，加入非极性质子溶剂、二酰肼化合物和六甲基磷酰胺，其中，所述的非极性质子溶剂选自DMF、DMAc、NMP...

【专利技术属性】
技术研发人员：周郑彬，王全兵，卢琰，姜凯，邓凯，温喜全，曹慧，
申请(专利权)人：江西同益高分子材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：