【技术实现步骤摘要】
本申请涉及高分子，具体涉及一种高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺及其制备方法。
技术介绍
1、传统聚酰亚胺材料通常由酰亚胺单体聚合而成，具有线性或交联的结构，其中酰亚胺基团连接聚合物链，其在高温下表现出一定的耐热性和化学稳定性。但由于传统聚酰亚胺材料的热膨胀系数较高，这意味着在高温下会因为膨胀而导致尺寸变化，若采用传统聚酰亚胺材料制作零部件时，可能会导致零部件的失效或不稳定性，这对于需要高度稳定性的应用，例如航空航天和高性能电子，来说是一个比较严重的问题。此外，虽然传统聚酰亚胺材料具有较好的耐热性，但在极端高温条件下，仍可能会发生分解或降解，因此仍存在稳定性问题。以上问题都将使传统聚酰亚胺材料在高温环境下的应用受到限制。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺及其制备方法，该聚酰亚胺能够在高温下表现出优异的耐热性和结构稳定性。
2、为实现上述目的，本申请的技术方案提供一种高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，通过二胺单体和二酐单体反应形成聚酰胺酸，再通过所述聚酰胺酸的热亚胺化形成，其中：所述二胺单体包括对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚和3,3',5,5'-四甲基联苯胺中的至少一种；所述二酐单体包括3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸酐和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐中的至少一种。
3、在本申请的一些实施例中，所述聚酰亚胺的结构式如下：
4、
5、其中，a环和a1环独立地选自以下结构式中的一种：
6、
7、b环为以下结构式中的一种：
8、
9、n和m的取值为0～300，且n和m不同时为0。
10、在本申请的一些实施例中，所述a环为所述a1环为所述b环为n和m的取值为0～150。
11、在本申请的一些实施例中，所述聚酰亚胺的结构式如下：
12、
13、其中，a环为以下结构式中的一种：
14、
15、b环和b1独立地选自以下结构式中的一种：
16、
17、n和m1的取值为1～300。
18、在本申请的一些实施例中，所述a环为所述b环为所述b1环为n和m1的取值为50～150。
19、本申请还提供上述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：使二胺单体和二酐单体在极性非质子性溶剂中反应，形成聚酰胺酸溶液；使所述聚酰胺酸溶液程序性升温发生热亚胺化，得到所述高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺。
20、在本申请的一些实施例中，所述二胺单体包括对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚和3,3',5,5'-四甲基联苯胺中的至少一种；所述二酐单体包括3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸酐和3,3',4,4'-二苯酮四酸二酐中的至少一种；所述极性非质子性溶剂包括n-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的至少一种。
21、在本申请的一些实施例中，所述二胺单体和所述二酐单体的摩尔比为(1.025～1.06):1；所述二胺单体和所述二酐单体的反应温度为20℃～30℃，反应时间为10小时～24小时。
22、在本申请的一些实施例中，所述程序性升温包括在75℃～85℃下保温2小时，然后再依次分别在115℃～125℃、215℃～225℃、235℃～245℃、345℃～355℃下各保温1小时。
23、在本申请的一些实施例中，所述制备方法还包括以下步骤：使所述聚酰胺酸溶液程序性升温发生热亚胺化之前，还对所述聚酰胺酸溶液进行加压过滤和真空脱泡处理，并将处理后的聚酰胺酸溶液均匀涂布于基体表面；使所述聚酰胺酸溶液程序性升温发生热亚胺化之后，进行脱膜得到高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺薄膜。
24、本申请的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺及其制备方法具有如下有益效果：
25、本申请采用特定结构的二胺单体和二酐单体制备聚酰亚胺，使聚酰亚胺的分子链具有适宜的刚性结构，因此结构稳定性较好，在高温条件下表现出优异的耐热性和超低的热膨胀系数，与此同时还兼具较好的力学性能，将其应用于航空航天、高性能电子、汽车工业等领域的零部件、封装材料、绝缘材料等时，具有更高的可靠性。
26、进一步地，在制备方法中，通过控制二胺单体和二酐单体的摩尔比、聚合条件和亚胺化条件，使得制备得到的聚合物具有适宜的刚性结构，进而提高聚酰亚胺的耐热性和力学性能并降低其热膨胀系数。
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1.一种高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，通过二胺单体和二酐单体反应形成聚酰胺酸，再通过所述聚酰胺酸的热亚胺化形成，其中：
2.根据权利要求1所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述聚酰亚胺的结构式如下：
3.根据权利要求2所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述A环为所述A1环为所述B环为n和m的取值为0～150。
4.根据权利要求1所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述聚酰亚胺的结构式如下：
5.根据权利要求4所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述A环为所述B环为所述B1环为n和m1的取值为50～150。
6.一种权利要求1至5任一项所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二胺单体包括对苯二胺、间苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚和3,3',5,5'-四甲基联苯胺中的至少一种；所述二酐单体包括3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、均苯四甲酸酐和3,3',4,4'-二苯酮
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二胺单体和所述二酐单体的摩尔比为(1.025～1.06):1；所述二胺单体和所述二酐单体的反应温度为20℃～30℃，反应时间为10小时～24小时。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述程序性升温包括在75℃～85℃下保温2小时，然后再依次分别在115℃～125℃、215℃～225℃、235℃～245℃、345℃～355℃下各保温1小时。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，通过二胺单体和二酐单体反应形成聚酰胺酸，再通过所述聚酰胺酸的热亚胺化形成，其中：
2.根据权利要求1所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述聚酰亚胺的结构式如下：
3.根据权利要求2所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述a环为所述a1环为所述b环为n和m的取值为0～150。
4.根据权利要求1所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述聚酰亚胺的结构式如下：
5.根据权利要求4所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺，其特征在于，所述a环为所述b环为所述b1环为n和m1的取值为50～150。
6.一种权利要求1至5任一项所述的高耐热低热膨胀系数的聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述二胺单体包括对苯二胺、...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小强，尹玄文，单锋，
申请(专利权)人：上海明士华新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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