【技術實現步驟摘要】
本申請屬于聚合物材料領域，更具體地，涉及一種聚酰亞胺及其合成方法與應用。
技術介紹
1、聚酰亞胺是指高分子主鏈上含有亞胺環的一類高分子材料，其作為一種特種工程材料，具有優良的環境耐候性、良好的介電性能和機械性能，被稱為“黃金薄膜”，已廣泛應用于航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域，被認為是21世紀最有希望的工程塑料之一。
2、聚酰亞胺具有剛性的結構且分子間具有強烈的相互作用，導致這類材料難溶于溶劑且粘流溫度高，無法通過溶液加工，需要于較高的溫度下進行熔融加工，可加工性能差。另一方面，聚酰亞胺的折射率一般在1.6以下，低于其它芳香族聚合物，這限制了聚酰亞胺在光學材料方面的應用。此外，由于聚酰亞胺分子鏈內以及分子鏈之間產生的電荷轉移效應，目前市售的聚酰亞胺薄膜一般為棕色或棕黃色，透光率低，難以用作高性能的光學材料。綜上，現有的聚酰亞胺材料存在溶液加工困難、折射率低的問題。同時，由于聚酰亞胺薄膜本身顏色的限制，導致其無法應用于高性能光學材料領域。
3、因此，提供一種可溶液加工的聚酰亞胺材料，并在此基礎上提供一種具有高折射率和高透光率的聚酰亞胺薄膜對拓寬聚酰亞胺的應用范圍具有重要意義。
技術實現思路
1、針對現有技術的缺陷，本申請的目的在于提供一種聚酰亞胺及其合成方法與應用，旨在解決現有聚酰亞胺材料的溶液加工性能差、折射率低，聚酰亞胺薄膜的透光率低，無法用作高性能光學材料的問題。
2、為實現上述目的，第一方面，本申請提供一種聚酰亞胺，其結構
3、，
4、其中，x1為硫、硒、碲元素中的任意一種；
5、x2為碳、氧、硫元素中的任意一種；
6、r選自如下結構中的任意一種：
7、、、；
8、n為1~20的整數，n和m的加和為2~30的整數。
9、優選地，上述聚酰亞胺的結構式中，n為1~20的整數，n和m的加和為10~30的整數。
10、進一步優選地，上述聚酰亞胺的結構式中，n為4~15的整數，n和m的加和為15~30的整數。
11、第二方面，本申請提供了上述聚酰亞胺的合成方法，包括如下步驟：
12、s1、在無水無氧且惰性氣體保護條件下，將二胺單體和二酐單體混合溶解于有機溶劑中進行縮聚反應，得到聚酰胺酸溶液；
13、上述二胺單體包括含有上述x1元素的第一二胺單體和含有上述x2元素的第二二胺單體；
14、上述二酐單體為含有氟基或三氟甲基的二酐單體；
15、s2、將上述聚酰胺酸溶液和化學亞胺化試劑混合進行化學亞胺化反應，得到反應液，然后經過沉淀、洗滌、干燥，得到完全亞胺化的聚酰亞胺；或，
16、將上述聚酰胺酸溶液涂覆于基板上，經熱亞胺化處理，得到完全亞胺化的聚酰亞胺。
17、優選地，上述第一二胺單體為4,4'-二氨基二苯碲醚、4,4'-二氨基二苯硒醚、4,4'-二氨基二苯硫醚中的一種或多種。
18、優選地，上述第二二胺單體為4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯甲烷、4,4'-二氨基二苯硫醚中的一種或多種。
19、優選地，上述二酐單體為六氟二酐、1,4-二氟-2,3,5,6-苯四甲酸二酐、9,9-雙(三氟甲基)-2,3,6,7-氧雜蒽四羧基二酐中的一種或多種。
20、優選地，上述有機溶劑為超干二甲基亞砜、超干四氫呋喃、超干 n,n-二甲基甲酰胺、超干 n,n-二甲基乙酰胺、超干 n-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。
21、優選地，步驟s1中，上述第一二胺單體和上述二胺單體中的摩爾比為(0.1~0.8):1。
22、優選地，步驟s1中，上述二胺單體和二酐單體的摩爾比為1:(0.8~1.2)。
23、優選地，步驟s1中，上述縮聚反應的溫度為15?℃~45?℃，縮聚反應的時間為8?h~15?h。
24、優選地，步驟s2中，上述化學亞胺化試劑為乙酸酐和吡啶的混合液。
25、優選地，上述化學亞胺化反應的溫度為25?℃~45?℃，化學亞胺化反應的時間為10~16?h。
26、優選地，步驟s2中，上述干燥的溫度為30?℃~80?℃，干燥的時間為5~15?h。
27、優選地，步驟s2中，上述熱亞胺化的溫度為80?℃~200?℃，熱亞胺化的時間為2~10h。
28、第三方面，本申請提供了上述聚酰亞胺在制備高折射率和高透光率的光學產品中的應用。
29、第四方面，本申請提供了一種聚酰亞胺薄膜，其由上述聚酰亞胺和流平劑溶于添加劑中得到聚酰亞胺溶液，然后將上述聚酰亞胺溶液涂覆在基材上，烘干后制備得到。
30、優選地，上述流平劑為流平劑310、流平劑313、流平劑333、流平劑354、流平劑381中的一種或多種。
31、優選地，上述流平劑的添加量為所述聚酰亞胺的0.01?wt%~2?wt%。
32、優選地，上述添加劑為二氯甲烷、四氫呋喃、二甲基亞砜、 n,n-二甲基甲酰胺、 n,n-二甲基乙酰胺、 n-甲基吡咯烷酮中的一種或多種。
33、優選地，上述聚酰亞胺薄膜的厚度為1~10?μm。
34、總體而言，通過本申請所構思的以上技術方案與現有技術相比，主要具備以下的技術優點：
35、（1）本申請通過將含有x1元素（硫、硒、碲元素中的任意一種）的第一二胺單體、含有x2元素（碳、氧、硫元素中的任意一種）的第二二胺單體與二酐單體進行縮聚反應，從而對聚酰亞胺的高分子鏈進行設計，增加高分子鏈的柔性，同時降低分子鏈內及分子鏈之間產生的電荷轉移效應，賦予聚酰亞胺材料可溶液加工的特性，并提升基于該聚酰亞胺材料制備的薄膜的光學品質，能夠制備得到具有高折射率和高透光率的聚酰亞胺薄膜，適用作高性能光學材料。
36、（2）本申請提供的聚酰亞胺能夠溶于四氫呋喃、二甲基亞砜、 n, n-二甲基甲酰胺、 n,n-二甲基乙酰胺、 n-甲基吡咯烷酮等常見有機溶劑，具有優異的溶液加工特性。
37、（3）本申請提供的聚酰亞胺薄膜具有優異的光學品質，在589?nm波長處的折射率均大于1.62，在500?nm波長處的透光率t500為100%，在400?nm波長處的透光率t400大于80%。
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1.一種聚酰亞胺，其特征在于，其結構式如下：
2.一種如權利要求1所述的聚酰亞胺的合成方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述第一二胺單體為4,4'-二氨基二苯碲醚、4,4'-二氨基二苯硒醚、4,4'-二氨基二苯硫醚中的一種或多種；和/或，
4.根據權利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述第一二胺單體和所述二胺單體中的摩爾比為(0.1~0.8):1；
5.?根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，步驟S1中，所述縮聚反應的溫度為15℃~45?℃，縮聚反應的時間為8?h~15?h。
6.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，步驟S2中，所述化學亞胺化試劑為乙酸酐和吡啶的混合液；
7.?根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，步驟S2中，所述熱亞胺化的溫度為80℃~200?℃，熱亞胺化的時間為2~10?h。
8.如權利要求1所述的聚酰亞胺在制備高折射率和高透光率的光學產品中的應用。
9.一種聚酰亞胺薄膜，其特征在于，其由如權利要求1所述
10.根據權利要求9所述的聚酰亞胺薄膜，其特征在于，所述流平劑為流平劑310、流平劑313、流平劑333、流平劑354、流平劑381中的一種或多種；和/或，
...【技術特征摘要】
1.一種聚酰亞胺，其特征在于，其結構式如下：
2.一種如權利要求1所述的聚酰亞胺的合成方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述第一二胺單體為4,4'-二氨基二苯碲醚、4,4'-二氨基二苯硒醚、4,4'-二氨基二苯硫醚中的一種或多種；和/或，
4.根據權利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述第一二胺單體和所述二胺單體中的摩爾比為(0.1~0.8):1；
5.?根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，步驟s1中，所述縮聚反應的溫度為15℃~45?℃，縮聚反應的時間為8?h~15?h。
6.根據權利要求2所述的合成方法，其特...
【專利技術屬性】
技術研發人員：彭海炎，郭成博，解孝林，周興平，牟靖文，魯琴，楊志方，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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