CN104387586A - 一种可溶性透明含氟聚酰亚胺材料及其制备方法 - Google Patents

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黄孝华
裴响林
潘显栋
陶歆妍
岳磊磊
文德兴
李美颜
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Abstract

本发明公开了一种可溶性透明含氟聚酰亚胺材料及其制备方法。该可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构通式为：；在氮气保护下，将等摩尔含氟结构和异丙基的芳香二胺和芳香二酐单体充分溶于N,N'-二甲基乙酰胺中，使其总固含量质量百分数为5~15%，在室温下反应24小时，生成前驱体PAA；向制得的前驱体PAA中加入乙酸酐作为脱水剂，吡啶作为催化剂，升温到80~110℃脱水环化反应8~10小时，然后冷却至室温，制得棕黄色粘稠液体；将制得的棕黄色粘稠液体倒入甲醇中进行沉淀，过滤分离，所得产物用N-甲基吡咯烷酮充分溶解，用甲醇重沉淀两次，所得产物过滤干燥，得淡黄色纤维状聚合物，即为可溶性透明含氟聚酰亚胺材料。

Description

一种可溶性透明含氟聚酰亚胺材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料科学领域，特别是涉及一种可溶性透明含氟聚酰亚胺材料及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺是指结构中具有酰亚胺环的一类聚合物，传统的聚酰亚胺在常规有机溶剂中基本不溶，如N,N'-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N'-二甲基乙酰胺（DMAc）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、间甲酚、四氢呋喃（THF）、氯仿（CDCl3）、丙酮等。并且玻璃化转变温度一般都在280 ℃以上。使得此类聚合物难溶难融，加工困难，难以在实际中应用推广。近期，含氟聚酰亚胺和合成具有大空间位阻及非共平面结构的聚酰亚胺材料成为最近研究的热点。例如贺飞峰等关于可溶性聚酰亚胺的制备方法（CN 1597735）；周鈺明等关于一种可溶性氟化聚酰亚胺材料及其制备方法的报道（CN 102504255）；胡知之等人研究了可溶性含氟芳香半脂环聚酰亚胺膜材料及其制备方法（CN 102898644）。
本发明是从分子结构设计和实际应用角度出发，合成一类含氟和异丙基结构的新型聚酰亚胺。可溶于N,N'-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N'-二甲基乙酰胺（DMAc）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、间甲酚、四氢呋喃（THF）、氯仿（CDCl3）、丙酮等常规溶剂的耐高温新型聚酞亚胺材料，其玻璃化温度在200～350 ℃之间，可满足耐高温长期使用的需求。同时具有高的光学透明性，低的介电常数，优异的力学性能等综合性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种可溶性透明含氟聚酰亚胺材料及其制备方法。
本发明的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构通式为：
。
其中Ar为下列芳香结构式中的一种：
。
本发明的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的制备方法为：
(1)在氮气保护下，将等摩尔含氟结构和异丙基的芳香二胺和芳香二酐单体充分溶于N,N'-二甲基乙酰胺（DMAc）中，使其总固含量质量百分数为5~15%，在室温下反应24小时，生成前驱体PAA。
(2)向步骤(1)制得的前驱体PAA中加入乙酸酐作为脱水剂，吡啶作为催化剂，升温到80~110℃脱水环化反应8~10小时，然后冷却至室温，制得棕黄色粘稠液体。
(3)将步骤(2)制得的棕黄色粘稠液体倒入甲醇中进行沉淀，过滤分离，所得产物用N-甲基吡咯烷酮（NMP）充分溶解，用甲醇重沉淀两次，所得产物过滤干燥，得淡黄色纤维状聚合物，即为可溶性透明含氟聚酰亚胺材料。
所述含氟结构和异丙基的芳香二胺单体的结构式为:   
。
本发明的优点：
本发明的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料能够溶于N,N'-二甲基甲酰胺（DMF）、N,N'-二甲基乙酰胺（DMAc）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、间甲酚、四氢呋喃（THF）、氯仿（CDCl3）、丙酮等常规溶剂，合成工艺简单，易于提纯，且该类聚酰亚胺材料的玻璃化温度都在280℃以上，综合性能优异，具有耐高温、耐辐射、高强度、良好电性能等特点，可作为耐高温材料、耐辐射材料或高性能复合材料的基体材料等。
附图说明
图1为本发明的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构通式。
图2为本发明实施例1制备的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构式。
图3为本发明实施例2制备的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构式。
图4为本发明实施例3制备的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构式。
图5为本发明实施例4制备的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构式。
具体实施方式
实施例1:
在氮气保护下，一个装有机械搅拌器、回流冷凝管和氮气导气管的50ml三口烧瓶中分别加入3,3ˊ-二异丙基-4,4ˊ-二氨基苯基-4ˊˊ-氟甲苯1.0000克（2.6560mmol），3,3ˊ,4,4ˊ-均苯四甲酸二酐0.5793克（2.6560mmol），13.26克DMAc，室温下反应24小时，得到体系呈均相透明的前驱体PAA，然后往其中加入25毫升乙酸酐和1.5毫升的吡啶，升温到95℃反应9小时，冷却至室温，制得棕黄色粘稠状液体，将所得产物倒入500毫升的甲醇中进行沉淀，过滤，所得产物用400毫升NMP溶解，用500毫升甲醇重沉淀两次，所得产物过滤干燥，得到淡黄色纤维状聚合物，即为可溶性透明含氟聚酰亚胺材料。其结构式见说明书附图。
实施例2:
在氮气氛围下，一个装有机械搅拌器、回流冷凝管和氮气导气管的50ml三口烧瓶中分别加入3,3ˊ-二异丙基-4,4ˊ-二氨基苯基-4ˊˊ-氟甲苯1.0000克（2.6560mmol），3,3ˊ,4,4ˊ-二苯酮四甲酸二酐0.8558克（2.6560mmol），DMAc 15.12克，室温下反应24小时，得到体系呈均相透明的前驱体PAA，然后往其中加入25毫升乙酸酐和1.5毫升吡啶，升温到95℃反应9小时；冷却至室温，制得棕黄色粘稠状液体，将所得产物倒入500毫升的甲醇中进行沉淀，过滤，所得产物用400毫升NMP溶解，用500毫升甲醇重沉淀两次，所得产物过滤干燥，得到淡黄色纤维状聚合物，即为可溶性透明含氟聚酰亚胺材料。其结构式见说明书附图。
实施例3:
在氮气氛围下，一个装有机械搅拌器、回流冷凝管和氮气导气管的50ml三口烧瓶中分别加入3,3ˊ-二异丙基-4,4ˊ-二氨基苯基-4ˊˊ-氟甲苯1.0000克（2.6560mmol），3,3ˊ,4,4ˊ-联苯四甲酸二酐0.7814克（2.6560 mmol），14.58克DMAc，室温下反应24小时，得到体系呈均相透明的前驱体PAA，然后往其中加入25毫升乙酸酐和1.5毫升的吡啶，升温到95℃反应9小时，冷却至室温，制得棕黄色粘稠状液体，将所得产物倒入500毫升的甲醇中进行沉淀，过滤，所得产物用400毫升NMP溶解，用500毫升甲醇重沉淀两次，所得产物过滤干燥，得到淡黄色纤维状聚合物，即为可溶性透明含氟聚酰亚胺材料。其结构式见说明书附图。
实施例4:
在氮气氛围下，一个装有机械搅拌器、回流冷凝管和氮气导气管的50ml三口烧瓶中分别加入3,3ˊ-二异丙基-4,4ˊ-二氨基苯基-4ˊˊ-氟甲苯1.0000克（2.6560mmol），3,3ˊ,4,4ˊ-二苯醚四甲酸二酐0.8239克（2.6560mmol），15.81克DMAc，室温下反应24小时，得到体系呈均相透明的前驱体PAA，然后往其中加入25毫升乙酸酐和1.5毫升吡啶，升温到95℃反应9小时，冷却至室温，制得棕黄色粘稠状液体，将所得产物倒入500毫升的甲醇中进行沉淀，过滤，所得产物用400毫升NMP溶解，用500毫升甲醇重沉淀两次，所得产物过滤干燥，得到淡黄色纤维状聚合物，即为可溶性透明含氟聚酰亚胺材料。其结构式见说明书附图。

Claims (2)

1.一种可溶性透明含氟聚酰亚胺材料，其特征在于所述可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的结构通式为：
；
其中Ar为下列芳香结构式中的一种：
。
2.根据权利要求1所述的可溶性透明含氟聚酰亚胺材料的制备方法，其特征在于具体步骤为： 
(1)在氮气保护下，将等摩尔含氟结构和异丙基的芳香二胺和芳香二酐单体充分溶于N,N'-二甲基乙酰胺中，使其总固含量质量百分数为5~15%，在室温下反应24小时，生成前驱体PAA；
(2)向步骤(1)制得的前驱体PAA中加入乙酸酐作为脱水剂，吡啶作为催化剂，升温到80~110℃脱水环化反应8~10小时，然后冷却至室温，制得棕黄色粘稠液体；
(3)将步骤(2)制得的棕黄色粘稠液体倒入甲醇中进行沉淀，过滤分离，所得产物用N-甲基吡咯烷酮充分溶解，用甲醇重沉淀两次，所得产物过滤干燥，得淡黄色纤维状聚合物，即为可溶性透明含氟聚酰亚胺材料；
所述含氟结构和异丙基的芳香二胺单体的结构式为:   
。
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