高透光可溶性聚酰亞胺的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了高透光可溶性聚酰亞胺的制備方法，包括以下步驟：(1)聚酰亞胺酸的合成；(2)聚酰亞胺酸的亞胺化過(guò)程：將步驟(1)制備的聚酰亞胺酸單體旋涂成膜，然后在45?70℃條件下干燥2?5h，將制得的薄膜進(jìn)行熱退火亞胺化處理得到聚酰亞胺。本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法簡(jiǎn)單，制得的多種聚酰亞胺薄膜均具有高透明性、高耐熱性、高度溶解性。制備工藝簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及聚酰亞胺的制備方法，尤其涉及高透光可溶性聚酰亞胺的制備方法。
技術(shù)介紹
芳香族聚酰亞胺是眾所周知的優(yōu)良熱穩(wěn)定性的高性能的高分子材料，良好的介電性能，耐化學(xué)性和尺寸穩(wěn)定性(DerJangLiawetal.,“AdvancedPolyimideMaterials:Syntheses,PhysicalPropertiesandApplications,”P(pán)rogressinPolymerScience37,7(2012):907–74,doi:10.1016/j.progpolymsci.2012.02.005.“DerJangLiaw等.先進(jìn)聚酰亞胺材料：合成，物理性質(zhì)及應(yīng)用.聚合物研究進(jìn)展.37,7(2012):907–74”)。然而，大多數(shù)傳統(tǒng)芳香族聚酰亞胺薄膜通常為淺黃色到深褐色薄膜，而且在完全酰亞胺化后，材料具有高的軟化溫度和難以再溶解性質(zhì)，限制了聚酰亞胺類材料在光電材料如柔性太陽(yáng)能輻射保護(hù)，取向膜的液晶顯示裝置等領(lǐng)域的應(yīng)用(StephenZ.D.Chengetal.,“Organosoluble,SegmentedRigid-RodPolyimideFilm.1.StructureFormation,”Macromolecules24,no.21(October1991):5856–62,doi:10.1021/ma00021a021.“StephenZ.D.Cheng等.可溶聚酰亞胺薄膜.1結(jié)構(gòu).大分子.24,no.21(1991):5856–62.”)。高無(wú)色透明性聚酰亞胺(PI)是功能性聚酰亞胺材料研究領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)研究話題之一。無(wú)色透明性PI材料在許多高
中均具有廣泛的應(yīng)用，例如在光纖通訊領(lǐng)域內(nèi)用于制作光波導(dǎo)管，在航空航天領(lǐng)域用作太陽(yáng)能電池陣列的基板材料以及天線反射/收集器材料等(Chin-PingYang,Sheng-HueiHsiao,andKuen-LinWu,“OrganosolubleandLight-ColoredFluorinatedPolyimidesDerivedfrom2,3-bis(4-Amino-2-Trifluoromethylphenoxy)naphthaleneandAromaticDianhydrides,”P(pán)olymer44,no.23(2003):7067–78,doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2003.08.032.“Chin-PingYang,Sheng-HueiHsiao和Kuen-LinWu等.由芳香族羧酸二酐和2,3-雙(4-氨基-2-三氟甲基苯氧側(cè)基)萘合成可溶性高透光含氟聚酰亞胺.聚合物.44,23(2003):7067–78”)。含氟基團(tuán)的引入可以有效提高聚酰亞胺的溶解性和光學(xué)透明性(FengchunYangetal.,“SynthesisandCharacterizationofFluorinatedPolyimidesDerivedfromNovelUnsymmetricalDiamines,”JournalofFluorineChemistry131,no.7(2010):767–75,doi:10.1016/j.jfluchem.2010.03.014.“楊奉春等.由新型非對(duì)稱二元胺合成的含氟聚酰亞胺的合成和表征.氟化學(xué)雜志.131,7(2010):767–75”)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，含氟聚酰亞胺通常表現(xiàn)出較好的溶解性能，尤其是含有三氟甲基取代結(jié)構(gòu)的聚醚酰亞胺。這類聚酰亞胺通常是由含氟雙醚二胺單體和常見(jiàn)二酐單體縮聚得到(YuLiuetal.,“SynthesisandPropertiesofSolubleFluorinatedPoly(etherImide)swithDifferentPendantGroups,”P(pán)olymer49,no.25(2008):5439–45,doi:http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2008.09.050.“劉宇等.含有不同側(cè)鏈基團(tuán)的可溶性聚醚酰亞胺的合成與性能.聚合物.49,25(2008):5439–45”)。然而，由于該類含氟聚醚酰亞胺分子主鏈中引入了較大比例的柔性醚鍵，使得這類聚酰亞胺的耐高溫性能有所下降，其玻璃化溫度大多在200～300℃(CYWangetal.,“SynthesisandCharacterizationofFluorinatedPolyimidewithHighSolubilityandOpticalTransparency,”ActaChimicaSinica68,no.5(2010):449–52,<GotoISI>://WOS:000275970300013.“王辰弈等,高溶解度和透光性的含氟聚酰亞胺的合成與制備,化學(xué)學(xué)報(bào).68,5(2010):449–52”)。因此，具有良好透光性、優(yōu)異的溶解性、高耐溫性的聚酰亞胺需要進(jìn)一步探索。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種具有良好透光性、優(yōu)異的溶解性、高耐溫性的高透光可溶性聚酰亞胺的制備方法。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：高透光可溶性聚酰亞胺的制備方法，包括以下步驟：(1)聚酰亞胺酸的合成，具體步驟為：(a)分別進(jìn)行第一溶液和第二溶液的制備；所述的第一溶液的制備過(guò)程為：在0-40℃條件下，將二胺單體加入溶劑N',N-二甲基乙酰胺中，攪拌使二胺單體充分溶解得到第一溶液，在溶解過(guò)程中向第一溶液內(nèi)通入氮?dú)馀懦w系內(nèi)空氣，在所述的第一溶液中二胺單體的質(zhì)量百分含量為5-30％；所述的第二溶液的制備過(guò)程為：在0-40℃條件下，將六氟二酐加入溶劑N',N-二甲基乙酰胺中，攪拌使六氟二酐充分溶解得到第二溶液，在所述的第二溶液中六氟二酐的質(zhì)量百分含量為5-30％；(b)在所述的第一溶液中加入第二溶液得到混合溶液，在0-40℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)10-25h結(jié)束，得到聚酰亞胺酸，然后在0℃條件下干燥環(huán)境下保存，所述的混合溶液中二胺單體與六氟二酐的摩爾質(zhì)量比為0.9-1.2；(2)聚酰亞胺酸的亞胺化過(guò)程：將步驟(1)制備的聚酰亞胺酸單體旋涂成膜，然后在45-70℃條件下干燥2-5h，將制得的薄膜進(jìn)行熱退火亞胺化處理得到聚酰亞胺，退火具體步驟如下：＜1＞以1-10℃/min的速度升溫至60-80℃，保溫2-6h；＜2＞由步驟＜1＞的溫度以1-10℃/min的速度升溫至150-180℃，保溫1-4h；＜3＞由步驟＜2＞的溫度以1-10℃/min的速度升溫至250-300℃，保溫1-4h；＜4＞由步驟＜3＞的溫度以1-10℃/min的速度升溫至350-400℃，保溫1-2h。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的制備方法簡(jiǎn)單，制得的多種聚酰亞胺薄膜均具有高透明性、高耐熱性、高度溶解性。制備工藝簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。所得的材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，良好的尺寸和化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)異的柔韌性和輕質(zhì)性。薄膜可應(yīng)用于柔性薄膜太陽(yáng)能電池、OLED柔性顯示襯底、光波導(dǎo)材料等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明圖1為采用本專利技術(shù)方法的實(shí)施例5制備的含氟聚酰亞胺的UV-Vis透光度曲線；圖2為采用本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
高透光可溶性聚酰亞胺的制備方法，其特征在于包括以下步驟：(1)聚酰亞胺酸的合成，具體步驟為：(a)分別進(jìn)行第一溶液和第二溶液的制備；所述的第一溶液的制備過(guò)程為：在0?40℃條件下，將二胺單體加入溶劑N',N?二甲基乙酰胺中，攪拌使二胺單體充分溶解得到第一溶液，在溶解過(guò)程中向第一溶液內(nèi)通入氮?dú)馀懦w系內(nèi)空氣，在所述的第一溶液中二胺單體的質(zhì)量百分含量為5?30％；所述的第二溶液的制備過(guò)程為：在0?40℃條件下，將六氟二酐加入溶劑N',N?二甲基乙酰胺中，攪拌使六氟二酐充分溶解得到第二溶液，在所述的第二溶液中六氟二酐的質(zhì)量百分含量為5?30％；(b)在所述的第一溶液中加入第二溶液得到混合溶液，在0?40℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)10?25h結(jié)束，得到聚酰亞胺酸，然后在0℃條件下干燥環(huán)境下保存，所述的混合溶液中二胺單體與六氟二酐的摩爾質(zhì)量比為0.9?1.2；(2)聚酰亞胺酸的亞胺化過(guò)程：將步驟(1)制備的聚酰亞胺酸單體旋涂成膜，然后在45?70℃條件下干燥2?5h，將制得的薄膜進(jìn)行熱退火亞胺化處理得到聚酰亞胺，退火具體步驟如下：＜1＞以1?10℃/min的速度升溫至60?80℃，保溫2?6h；＜2＞由步驟＜1＞的溫度以1?10℃/min的速度升溫至150?180℃，保溫1?4h；＜3＞由步驟＜2＞的溫度以1?10℃/min的速度升溫至250?300℃，保溫1?4h；＜4＞由步驟＜3＞的溫度以1?10℃/min的速度升溫至350?400℃，保溫1?2h。...

【技術(shù)特征摘要】
1.高透光可溶性聚酰亞胺的制備方法，其特征在于包括以下步驟：(1)聚酰亞胺酸的合成，具體步驟為：(a)分別進(jìn)行第一溶液和第二溶液的制備；所述的第一溶液的制備過(guò)程為：在0-40℃條件下，將二胺單體加入溶劑N',N-二甲基乙酰胺中，攪拌使二胺單體充分溶解得到第一溶液，在溶解過(guò)程中向第一溶液內(nèi)通入氮?dú)馀懦w系內(nèi)空氣，在所述的第一溶液中二胺單體的質(zhì)量百分含量為5-30％；所述的第二溶液的制備過(guò)程為：在0-40℃條件下，將六氟二酐加入溶劑N',N-二甲基乙酰胺中，攪拌使六氟二酐充分溶解得到第二溶液，在所述的第二溶液中六氟二酐的質(zhì)量百分含量為5-30％；(b)在所述的第一溶液中加入第二溶液得到混合溶液，在0-40℃進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)10-25h結(jié)束，得到聚酰亞胺酸，然后在0℃條件下干燥環(huán)境下保存，所述的混合溶液中二胺單體與六氟二酐的摩爾質(zhì)量比為0.9-1.2；(2)聚酰亞胺酸的亞胺化過(guò)程：將步驟(1)制備的聚酰亞胺酸單體旋涂成膜...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：封偉，李雙雯，馮弈鈺，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津;12