CN110218322A - 含三嗪基聚酰亚胺模塑粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一方面提供一种含三嗪基聚酰亚胺模塑粉，其结构通式如下：。本发明另一方面提供一种含三嗪基聚酰亚胺模塑粉制备方法。旨在提高聚酰亚胺的热稳定性，改善聚酰亚胺的加工性能。本发明合成的聚酰亚胺为无定形粉末，相对于以往的液体来说，便于保存和运输，且稳定性佳；本发明采用自制的一种新型含三嗪基二胺单体，结构新颖，使其合成的聚酰亚胺材料耐高温性好，氮气氛围下，失重5％时，温度在467.6～485.4℃之间，在750℃时，残炭率在50％以上；本发明合成的聚酰亚胺材料玻璃化转变温度在189.53～225.99℃之间，可在300℃下进行热压，便于模压及注塑成型。

Description

含三嗪基聚酰亚胺模塑粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体是指一种含三嗪基聚酰亚胺模塑粉及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺(PI)是一类高性能的聚合物材料，它具有优异的热稳定性、良好的机械性能和电性能，因此被广泛应用于航空、航天及微电子等领域。但是传统的聚酰亚胺材料基本被做成了薄膜、胶黏剂、电线绝缘漆等产品，这些产品溶解性差、难熔，不易进行加工，影响其适用范围。而聚酰亚胺模塑粉不仅可以注塑、挤出或置于模具中，于高温高压下压制成型，而且方便运输，有利于注塑行业的发展。聚酰亚胺模塑粉是一类具有重要应用价值的、比较典型的工程塑料，可模压或注塑成型，用于汽车和航天器以及印制电路所需的耐高温工程塑料零件，因此市场需求量日益增大。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种含三嗪基聚酰亚胺模塑粉及其制备方法，旨在提高聚酰亚胺的热稳定性，改善聚酰亚胺的加工性能。
为实现上述目的，本发明一方面提供的含三嗪基聚酰亚胺模塑粉，其结构通式如下所示：
n代表聚合度，Ar结构为
本发明另一方面提供的含三嗪基聚酰亚胺模塑粉制备方法，包含如下步骤：
(1)室温下，将2,4-二氨基-[N,N’-二(4’-对氨基苄基苯)]-6-苯基-1,3,5-三嗪(DBAPPT)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌至完全溶解，1h后，加入二酐单体，完全溶解后，反应8h，加入封端剂4-苯乙炔苯酐；
(2)反应过夜，加入二甲苯，升温至160℃，充分回流，6h后，蒸馏出二甲苯，进行废液回收，然后回流3h；
(3)冷却后，将反应液滴入甲醇溶液中，析出固体，抽滤，将得到的固体放入真空烘箱中180℃干燥24h，得到聚酰亚胺模塑粉。
用自主制备的DBAPPT与不同的二酐单体双酚A型二醚二酐(BPADA)、3,3’4,4’-二苯酮四酸二酐(BTDA)和4,4’-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA)通过两步法来制备聚酰亚胺，其中按照聚酰亚胺分子量为50000，固含量为10％来计算各种原料的用量。通过红外光谱图分析，聚酰亚胺模塑粉已亚胺化完全。由差示扫描量热仪(DSC)测得3组聚酰亚胺模塑粉的玻璃化转变温度Tg在189.53～225.99℃。用热重分析仪(TGA)对聚酰亚胺模塑粉的热性能进行了测试，氮气气氛下，该系列聚酰亚胺模塑粉的5％热失重温度在467.6～485.4℃，10％热失重温度在497.3～500.4℃，热分解温度在504.3～541.0℃，750℃时的残留质量仍在53.54～58.23％，表明聚酰亚胺模塑粉有良好的耐热性和热稳定性；通过X射线衍射仪(XRD)对聚酰亚胺模塑粉的结晶形态进行测试，聚酰亚胺模塑粉均表现出弥散峰，表明其为无定形态。
本发明的优点及有益效果如下：
1、本发明合成的聚酰亚胺为无定形粉末，相对于以往的液体来说，便于保存和运输，且稳定性佳；
2、本发明采用自制的一种新型含三嗪基二胺单体，结构新颖，使其合成的聚酰亚胺材料耐高温性好，氮气氛围下，失重5％时，温度在467.6～485.4℃之间，在750℃时，残炭率在50％以上；
3、本发明合成的聚酰亚胺材料玻璃化转变温度在189.53～225.99℃之间，可在300℃下进行热压，便于模压及注塑成型。
附图说明
图1为本发明含三嗪基聚酰亚胺模塑粉的合成路线图；
图2为实施例1～实施例3以DBAPPT为二胺单体与不同的二酐单体(BPADA、BTDA和ODPA)合成聚酰亚胺模塑粉的红外光谱图；
图3为实施例1～实施例3以DBAPPT为二胺单体与不同的二酐单体(BPADA、BTDA和ODPA)合成聚酰亚胺模塑粉的差示扫描量热仪(DSC)曲线图；
图4为实施例1～实施例3以DBAPPT为二胺单体与不同的二酐单体(BPADA、BTDA和ODPA)合成聚酰亚胺模塑粉的热重分析仪(TGA)曲线图；
图5为实施例1～实施例3以DBAPPT为二胺单体与不同的二酐单体(BPADA、BTDA和ODPA)合成聚酰亚胺模塑粉的X射线衍射仪(XRD)曲线图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
(1)将实验中要用到的玻璃仪器全部清洗干净后干燥备用，在装有机械搅拌杆、氮气保护装置的250mL三口烧瓶中，室温下，先加入1.1216g二胺单体DBAPPT溶于19.6461gDMF溶剂中，搅拌至完全溶解，1h后，加入1.0402g二酐单体BPADA，完全溶解后，反应8h，加入0.0211g封端剂4-苯乙炔苯酐，固含量为10％；
(2)进行废液回收，然后回流3h；
(3)冷却后，将反应液滴入甲醇溶液中，析出固体，抽滤，将得到的固体放入真空烘箱中180℃干燥24h，得到聚酰亚胺模塑粉。
实施例2
(1)将实验中要用到的玻璃仪器全部清洗干净后干燥备用，在装有机械搅拌杆、氮气保护装置的250mL三口烧瓶中，室温下，先加入1.1172g二胺单体DBAPPT溶于16.0047gDMF溶剂中，搅拌至完全溶解，1h后，加入0.6440g二酐单体BTDA，完全溶解后，反应8h，加入0.0171g封端剂4-苯乙炔苯酐，固含量为10％；
(2)反应过夜，加入二甲苯，升温至160℃，充分回流，6h后，蒸馏出二甲苯，进行废液回收，然后回流3h；
(3)冷却后，将反应液滴入甲醇溶液中，析出固体，抽滤，将得到的固体放入真空烘箱中180℃干燥24h，得到聚酰亚胺模塑粉。
实施例3
(1)将实验中要用到的玻璃仪器全部清洗干净后干燥备用，在装有机械搅拌杆、氮气保护装置的250mL三口烧瓶中，室温下，先加入1.1172g二胺单体DBAPPT溶于15.7860gDMF溶剂中，搅拌至完全溶解，1h后，加入0.6200g二酐单体BTDA，完全溶解后，反应8h，加入0.0168g封端剂4-苯乙炔苯酐，固含量为10％；
(2)反应过夜，加入二甲苯，升温至160℃，充分回流，6h后，蒸馏出二甲苯，进行废液回收，然后回流3h；
(3)冷却后，将反应液滴入甲醇溶液中，析出固体，抽滤，将得到的固体放入真空烘箱中180℃干燥24h，得到聚酰亚胺模塑粉。
效果例：
采用德国Netzsch公司生产的TG 209 F3型热重分析仪测定聚酰亚胺模塑粉的热稳定性，氮气气氛，升温速率为10℃/min，温度范围为40～750℃；采用美国TA公司生产的Q-20型差示扫描量热仪测试聚酰亚胺模塑粉的玻璃化转变温度(Tg)，氮气气氛，升温速率15℃/min，取第二次升温曲线。
图3为实施例1～实施例3以DBAPPT为二胺单体与不同的二酐单体(BPADA、BTDA和ODPA)合成聚酰亚胺模塑粉的DSC曲线图；图4为实施例1～实施例3以DBAPPT为二胺单体与不同的二酐单体(BPADA、BTDA和ODPA)合成聚酰亚胺模塑粉的TGA曲线图；表1为实施例1～实施例3聚酰亚胺模塑粉的热失重数据。
表1 PI模塑粉的热性能
综上所述，本发明合成的含三嗪基聚酰亚胺模塑粉具有良好的热稳定性。

Claims (2)

1.一种含三嗪基聚酰亚胺模塑粉，其特征在于：其结构通式如下所示：
n代表聚合度；Ar结构为
2.一种含三嗪基聚酰亚胺模塑粉的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)室温下，将2,4-二氨基-[N,N’-二(4’-对氨基苄基苯)]-6-苯基-1,3,5-三嗪溶于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，1h后，加入二酐单体，完全溶解后，反应8h，加入封端剂4-苯乙炔苯酐；
(2)反应过夜，加入二甲苯，升温至160℃，充分回流，6h后，蒸馏出二甲苯，进行废液回收，然后回流3h；
(3)冷却后，将反应液滴入甲醇溶液中，析出固体，抽滤，将得到的固体放入真空烘箱中180℃干燥24h，得到聚酰亚胺模塑粉。
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