一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法与流程

1.本发明涉及材料制备技术领域，具体为一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法。


背景技术：

2.聚酰亚胺指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物，是综合性能最佳的有机高分子材料之一，其耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300
°
c，部分无明显熔点，高绝缘性能，103赫兹下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属f至h级绝缘，根据重复单元的化学结构，聚酰亚胺可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种，根据链间相互作用力，可分为交联型和非交联型，聚酰亚胺作为一种特种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域，由于目前聚酰亚胺本身的性能较多，单独缺少光固化成膜效果和韧性不足的缺点，导致实用性减少，对聚酰亚胺在市场的发展也形成了阻碍。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，解决了当前的聚酰亚胺材料光固化一般和韧性不足的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种光固化聚酰亚胺新材料，包括以下质量份数的原料：二元酐21份-23份、二元胺22份-24份、芳香族四羧酸11份-15份、溶剂9份-13份、催化剂8份-12份、助剂9份-12份、三氟甲基6份-8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份-7份和四甲酸二酐7份-8份。
5.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，包括以下制备步骤：
6.s1：先将二元酸和二元胺按照按摩尔比依次加入到搅拌设备之内，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为80℃-100℃的真空中进行热处理，得到混合液一备用；
7.s2：按照配比称取溶剂，使其在210℃-310℃的高温加热中溶解，并与混合液一进行混合，再进行加热至200℃-300℃,并静置反应2-4小时，得到混合液二备用；
8.s3：在混合液一加入配比称取催化剂，进行化学脱水环化，促进聚合反应的进行，得到混合液三备用；
9.s4：将混合液三中加入配比称取助剂，均匀搅拌混合后静置30mi n后，然后进行280℃高温制备，得到混合液四备用；
10.s5：将混合液四中加入配比称取芳香族四羧酸，先在反应器中静置30mi n后，然后进行320℃高温制备，得到混合液五备用；
11.s6：将上述步骤中所制得的混合液一、混合液二、混合液三、混合液四以及混合液五按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后第一步加入三氟甲基混合搅拌，第二步加入甲基丙烯酸缩水甘油酯混合搅拌，最后加入四甲酸二酐混合搅拌，搅拌均匀之后得到光固化聚酰亚胺新材料。
12.优选的，所述s1步骤中，一般二元酸和二元胺的摩尔比例为1.020-1.030。
13.优选的，所述s2步骤中，溶剂为nmp、dmf和dmac的任意一种。
14.优选的，所述s3步骤中，催化剂为三苯基膦、三氟甲磺酸和磷酸的任意一种。
15.优选的，所述s4步骤中，助剂为碳纤维或石墨烯的任意一种。
16.优选的，所述s1步骤中，搅拌速度为360-480r/mi n，搅拌时间为120-180mi n，并且在搅拌过程中的保持高温状态。
17.优选的，所述s6步骤中，三氟甲基、甲基丙烯酸缩水甘油酯和四甲酸二酐的加入比例为2:2:1。
18.优选的，所述s6步骤中，加入三氟甲基混合搅拌时间为35-45mi n,速度为280-340r/mi n，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯混合搅拌时间为40-45mi n，速度为280-340r/mi n，加入四甲酸二酐混合搅拌时间为40-45mi n，速度为280-340r/mi n。
19.优选的，所述s6步骤中，加入三氟甲基混合的温度为245-250℃，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯混合的温度为179-189℃，加入四甲酸二酐混合的温度为197-199℃。
20.本发明提供了一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法。具备以下有益效果：
21.1、本发明通过二元酐和二元胺为主要原料，接着配以芳香族四羧酸、溶剂、催化剂和助剂进行混合加入进行加工，并重要的辅以依次加入三氟甲基和四甲酸二酐进行加工，不仅可以改善现有聚酰亚胺材料表面与主原料的界面相容性，能使添加新的材料到本聚酰亚胺材料中进行结合创新，增加了聚酰亚胺在添加新材料时不受影响并结合相容，增加原有聚酰亚胺材料的光学透明度，增加聚酰亚胺的光固化效果，成膜效果好功能性增强，便于使用者的使用。
22.2、本发明通过工艺材料的改变，在原有材料加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到聚酰亚胺分支上，不仅改善了聚酰亚胺的溶解性，还实现了增韧效果，对增强材料的综合性能，达到环境友好、可持续发展等“绿色化学”的发展需求。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例一：
25.一种光固化聚酰亚胺新材料，包括以下质量份数的原料：二元酐21份-23份、二元胺22份-24份、芳香族四羧酸11份-15份、溶剂9份-13份，在本实施例中，溶剂为二甲基乙酰胺，其溶解力很强，可溶解的物质范围很广，催化剂8份-12份，在本实施例中，催化剂为三苯基膦，其增加光固作用，增加结合发挥的稳定性，助剂9份-12份，在本实施例中，助剂为石墨烯，其具有优异的光固化作用，强度高韧性好，还包括三氟甲基6份-8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份-7份和四甲酸二酐7份-8份。
26.一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，包括以下加工步骤；
27.s1：先将21份的二元酐和22份的二元胺按照摩尔比为1.020-1.030的比例依次加入到搅拌设备之内，这个比例分子量较高且具有较高的粘度和韧性，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为80℃-100℃的真空中进行热处理，得到混合液一备用；
28.s2：按照配比称取9份溶剂，使其在210℃-310℃的高温加热中溶解，并与混合液一进行混合，再进行加热至200℃-300℃,并静置反应2-4小时，得到混合液二备用；
29.s3：由于混合液一反应过程中酸和胺的反应活性较低，在混合液一加入配比称取的8份催化剂，进行化学脱水环化，促进聚合反应的进行，得到混合液三备用；
30.s4：将混合液三中加入配比称取的9份助剂，助剂为了增加混合液三在反应中的稳定性，均匀搅拌混合后静置30mi n后，然后进行280℃高温制备，得到混合液四备用；
31.s5：将混合液四中加入配比称取的11份芳香族四羧酸，先在反应器中静置30mi n后，然后进行320℃高温制备，得到混合液五备用；
32.s6：将上述步骤中所制得的混合液一、混合液二、混合液三、混合液四以及混合液五按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后第一步加入6份三氟甲基混合搅拌，第二步加入5份甲基丙烯酸缩水甘油酯混合搅拌，最后加入7份四甲酸二酐混合搅拌，搅拌均匀之后得到光固化聚酰亚胺新材料，三氟甲基的作用改善了光学透明度，甲基丙烯酸缩水甘油酯的作用改善了溶解性，实现了增韧效果，四甲酸二酐的作用具有一定的气体透过性改善韧性不足。
33.34.具体试验参数效果如表1所示
35.实施例二：
36.一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，包括以下加工步骤；
37.s1：先将22份的二元酐和23份的二元胺按照摩尔比为1.020-1.030的比例依次加入到搅拌设备之内，这个比例分子量较高且具有较高的粘度和韧性，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为80℃-100℃的真空中进行热处理，得到混合液一备用；
38.s2：按照配比称取11份溶剂，使其在210℃-310℃的高温加热中溶解，并与混合液一进行混合，再进行加热至200℃-300℃,并静置反应2-4小时，得到混合液二备用；
39.s3：由于混合液一反应过程中酸和胺的反应活性较低，在混合液一加入配比称取的10份催化剂，进行化学脱水环化，促进聚合反应的进行，得到混合液三备用；
40.s4：将混合液三中加入配比称取的11份助剂，助剂为了增加混合液三在反应中的稳定性，均匀搅拌混合后静置30mi n后，然后进行280℃高温制备，得到混合液四备用；
41.s5：将混合液四中加入配比称取的13份芳香族四羧酸，先在反应器中静置30mi n后，然后进行320℃高温制备，得到混合液五备用；
42.s6：将上述步骤中所制得的混合液一、混合液二、混合液三、混合液四以及混合液五按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后第一步加入7份三氟甲基混合搅拌，第二步加入6份甲基丙烯酸缩水甘油酯混合搅拌，最后加入7份四甲酸二酐混合搅拌，搅拌均匀之后得到光固化聚酰亚胺新材料。
[0043][0044]
具体试验参数效果如表2所示
[0045]
实施例三：
[0046]
一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，包括以下加工步骤；
[0047]
s1：先将23份的二元酐和24份的二元胺按照摩尔比为1.020-1.030的比例依次加入到搅拌设备之内，这个比例分子量较高且具有较高的粘度和韧性，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为80℃-100℃的真空中进行热处理，得到混合液一备用；
[0048]
s2：按照配比称取12份溶剂，使其在210℃-310℃的高温加热中溶解，并与混合液一进行混合，再进行加热至200℃-300℃,并静置反应2-4小时，得到混合液二备用；
[0049]
s3：由于混合液一反应过程中酸和胺的反应活性较低，在混合液一加入配比称取的11份催化剂，进行化学脱水环化，促进聚合反应的进行，得到混合液三备用；
[0050]
s4：将混合液三中加入配比称取的12份助剂，助剂为了增加混合液三在反应中的稳定性，均匀搅拌混合后静置30mi n后，然后进行280℃高温制备，得到混合液四备用；
[0051]
s5：将混合液四中加入配比称取的14份芳香族四羧酸，先在反应器中静置30mi n后，然后进行320℃高温制备，得到混合液五备用；
[0052]
s6：将上述步骤中所制得的混合液一、混合液二、混合液三、混合液四以及混合液五按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后第一步加入8份三氟甲基混合搅拌，第二步加入7份甲基丙烯酸缩水甘油酯混合搅拌，最后加入8份四甲酸二酐混合搅拌，搅拌均匀之后得到光固化聚酰亚胺新材料。
[0053][0054]
具体试验参数效果如表3所示。
[0055]
由上述表1、表2和表3的试验数据可知，实施例一所表述的制备方法呈现的数据表格来说，光固化聚酰亚胺新材料的光固化和韧性效果一般，实施例二所表述的制备方法呈现的数据表格来说，光固化聚酰亚胺新材料的光固化和韧性效果也一般，相比较实施例一和实施例二来说，实施例三所采用的配方为最优配方，达到的光固化和韧性效果相对来说好很多，故此，实施例三也为最优实施例，该实施例的光固化聚酰亚胺新材料组成以及制备方式也可以进行批量生产使用。
[0056]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种光固化聚酰亚胺新材料，其特征在于，包括以下质量份数的原料：二元酐21份-23份、二元胺22份-24份、芳香族四羧酸11份-15份、溶剂9份-13份、催化剂8份-12份、助剂9份-12份、三氟甲基6份-8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份-7份和四甲酸二酐7份-8份。2.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：s1：先将二元酸和二元胺按照按摩尔比依次加入到搅拌设备之内，进行混合搅拌，搅拌完成后，在温度为80℃-100℃的真空中进行热处理，得到混合液一备用；s2：按照配比称取溶剂，使其在210℃-310℃的高温加热中溶解，并与混合液一进行混合，再进行加热至200℃-300℃,并静置反应2-4小时，得到混合液二备用；s3：在混合液一加入配比称取催化剂，进行化学脱水环化，促进聚合反应的进行，得到混合液三备用；s4：将混合液三中加入配比称取助剂，均匀搅拌混合后静置30min后，然后进行280℃高温制备，得到混合液四备用；s5：将混合液四中加入配比称取芳香族四羧酸，先在反应器中静置30min后，然后进行320℃高温制备，得到混合液五备用；s6：将上述步骤中所制得的混合液一、混合液二、混合液三、混合液四以及混合液五按比例进行添加至混合溶液内进行搅拌混合，搅拌混合后第一步加入三氟甲基混合搅拌，第二步加入甲基丙烯酸缩水甘油酯混合搅拌，最后加入四甲酸二酐混合搅拌，搅拌均匀之后得到光固化聚酰亚胺新材料。3.根据权利要求2所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s1步骤中，一般二元酸和二元胺的摩尔比例为1.020-1.030。4.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s2步骤中，溶剂为nmp、dmf和dmac的任意一种。5.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s3步骤中，催化剂为三苯基膦、三氟甲磺酸和磷酸的任意一种。6.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s4步骤中，助剂为碳纤维或石墨烯的任意一种。7.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s1步骤中，搅拌速度为360-480r/min，搅拌时间为120-180min，并且在搅拌过程中的保持高温状态。8.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s6步骤中，三氟甲基、甲基丙烯酸缩水甘油酯和四甲酸二酐的加入比例为2:2:1。9.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s6步骤中，加入三氟甲基混合搅拌时间为35-45min,速度为280-340r/min，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯混合搅拌时间为40-45min，速度为280-340r/min，加入四甲酸二酐混合搅拌时间为40-45min，速度为280-340r/min。10.根据权利要求1所述的一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法，其特征在于，所述s6步骤中，加入三氟甲基混合的温度为245-250℃，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯混合的温度为179-189℃，加入四甲酸二酐混合的温度为197-199℃。

技术总结
本发明涉及材料制备技术领域，公开了一种光固化聚酰亚胺新材料制备方法。该光固化聚酰亚胺新材料制备方法，包括以下质量份数的原料：二元酐21份-23份、二元胺22份-24份、芳香族四羧酸11份-15份、溶剂9份-13份、催化剂8份-12份、助剂9份-12份、三氟甲基6份-8份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份-7份和四甲酸二酐7份-8份。通过在聚酰亚胺原有材料的基础上，加入三氟甲基、甲基丙烯酸缩水甘油酯和四甲酸二酐，能使添加新的材料到本聚酰亚胺材料中进行结合创新，增加原有聚酰亚胺材料的光学透明度，增加聚酰亚胺的光固化效果，还实现了增韧效果，达到环境友好、可持续发展等“绿色化学”的发展需求。求。


技术研发人员：侯曦月 张念波
受保护的技术使用者：成都多吉昌新材料股份有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/4