一種感溼聚醯亞胺及其製備和應用的製作方法
2023-12-10 00:24:26
專利名稱：一種感溼聚醯亞胺及其製備和應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於聚醯亞胺樹脂及其製備和應用領域，特別涉及一種感溼聚醯亞胺及其製備和應用。
背景技術：
在氣象、環保、國防、航空、航天、航海、工業、農業、醫療、電子微電子等領域，經常需要對環境溼度進行測量及控制。對溼度的測量要比對溫度的測量複雜得多，這主要是因為溫度是個獨立的被測量，而溼度的測量由於空氣中水蒸氣分壓無法測量，因此，不得不根據物理和化學定律轉化為測量和溼度相關的二次參數再進行轉換才能求得溼度值。傳統的溼度測量工具主要有三種，即伸縮式溼度計、乾濕球溼度計和露點計。傳統測量方法除靈敏度、準確性和解析度等特性較差外，難以與現代通訊記錄控制設備相連。這樣，溼度測量的任務的任務就落在溼度傳感器身上。具有高靈敏度、長期穩定性好、測溼範圍寬等優良性能的溼度傳感器和檢測裝置已成為當今追逐的目標。溼度傳感器的核心是感溼材料，感溼材料的性能決定著溼度傳感器的感溼特性。 感溼材料主要有電解質類、半導體陶瓷類和高分子材料類。常用的感溼高分子材料主要有聚苯乙烯、醋酸纖維素、聚丙烯酸酯和聚醯亞胺等。聚醯亞胺是一類綜合性能非常優異的高分子材料，具有特別優異的耐熱性、耐低溫性、阻燃性、電氣性能和力學性能，被廣泛地應用於電子微電子、航空航天、雷射、光電等高科技領域。有關聚醯亞胺樹脂領域的研究開發工作已有不少報導中國發明專利CN1927908A公開了一種含酚羥基聚醯亞胺粉末的製備方法，其主要特徵在於(1)摩爾比為1 1的含酚羥基芳香族二元胺化合物或含酚羥基芳香族二元胺與其它二元胺的混合物和芳香族二元酐在強極性非質子有機溶劑中，氮氣保護下，於 0°C 30°C下反應3 12小時後，得到透明粘稠的聚羥基醯胺酸溶液，其中，強極性非質子有機溶劑佔整個反應體系的質量百分數為5% 30% ； (2)氮氣氣氛中，加入共沸脫水劑， 加熱升溫，於120°C 160°C的溫度範圍內，回流共沸脫水亞胺化反應5 18小時，冷卻至室溫，過濾，洗滌，真空乾燥，得到含酚羥基聚醯亞胺粉末，其中，共沸脫水劑與強極性非質子有機溶劑的體積比為0. 1 10 1。虞鑫海等人耐高溫單組分環氧膠粘劑的研製，粘接，2008，29 (12) 16_19公開了一種聚醯亞胺的製備方法，其主要特徵在於以馬來酸酐(MA)為封端劑，以2，2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷(BAHPFP)、2，2-雙(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPOPP)、 2，2_雙W-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)為主原料合成得到了含酚羥基的聚醚醯亞胺樹脂(HPEI)。中國發明專利CN10156(^98A公開了一種熱塑性含氟全芳型聚醯亞胺粉末及其製備方法，主要特徵在於，在催化劑的作用下，摩爾比為1 0. 8 1. 2的含氟芳香族二元伯胺與芳香族二元酸酐在酚類溶劑中，與100°C 180°C的溫度範圍內反應5-10小時後，趁熱倒入高速攪拌狀態下的沉析劑中，析出固體粉末，過濾、洗滌、浸泡、過濾、乾燥，獲得熱塑性含氟全芳型聚醯亞胺粉末。中國發明專利CN101580637A公開了一種含脂環聚醯亞胺薄膜及其製備方法，主要特徵在於室溫下，將脂環二元伯胺、芳香族二元伯胺溶解於強極性非質子有機溶劑中， 攪拌呈均相溶液後，加入芳香族二元酸酐，攪拌，於室溫下反應1-3小時後，獲得均相、透明、粘稠狀的含脂環聚醯胺酸樹脂溶液；用強極性非質子有機溶劑調節上述含脂環聚醯胺酸樹脂溶液的粘度，於流延機中成膜，加熱升溫，進行脫水熱亞胺化反應，冷卻，脫膜，獲得均相透明的含脂環聚醯亞胺薄膜。中國發明專利CN101597428A公開了一種全芳型含氟無色透明聚醯亞胺薄膜及其製備方法，主要特徵在於將含氟芳香族二元伯胺和強極性非質子有機溶劑加入聚合瓶中， 室溫下攪拌，完全溶解後，冰水浴冷卻至5°C以下，加入芳香族二元酸酐，攪拌，於5°C -IO0C 的溫度範圍內反應3小時後，獲得均相、透明、粘稠狀的含氟芳香族聚醯胺酸樹脂溶液；用強極性非質子有機溶劑調節上述含氟芳香族聚醯胺酸樹脂溶液的粘度，於流延機中成膜， 加熱升溫，進行脫水熱亞胺化反應，冷卻，脫膜，獲得全芳型含氟無色透明聚醯亞胺薄膜。中國發明專利CN101585923A公開了一種高可見光透過性聚醯亞胺薄膜及其製備方法，主要特徵在於在室溫下，將二元伯胺溶解於強極性非質子有機溶劑體系中，冰水浴冷卻至5°C -10°C的溫度範圍內，加入芳香族二元酸酐，攪拌，於5°C-10°C的溫度範圍內反應4-10小時後，獲得均相、透明、粘稠狀的聚醯胺酸樹脂溶液；調節該聚醯胺酸樹脂溶液的粘度，於流延機中成膜，熱亞胺化，獲得均相透明的聚醯亞胺薄膜。但以上均不是具有感溼性能的聚醯亞胺薄膜。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種感溼聚醯亞胺及其製備和應用，該聚醯亞胺採用的原料樹脂分子量容易控制，分子結構也容易調整，有利於製備理想性能的感溼聚醯亞胺功能材料，具有良好的應用前景。本發明的一種感溼聚醯亞胺，包括馬來醯亞胺基聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物以及有機溶劑；其中，馬來醯亞胺基聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物的重量比為1 0. 1-0. 2 0. 4-0. 8 ；其中，馬來醯亞胺基聚醯亞胺的分子結構式如下
CO (^OCO CO
CH=CH^H=CH其中η為大於1小於20的自然數；氨端基醯亞胺齊聚物的分子結構式如下
權利要求
1. 一種感溼聚醯亞胺，其特徵在於包括馬來醯亞胺基聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物以及有機溶劑；其中，馬來醯亞胺基聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物的重量比為1 0. 1-0. 2 0. 4-0. 8 ； 其中，馬來醯亞胺基聚醯亞胺的分子結構式如下CO (JO CH=CH其中η為大於1小於20的自然數；氨端基醯亞胺齊聚物的分子結構式如下/OC-^oc-
2.根據權利要求1所述的一種感溼聚醯亞胺，其特徵在於所述雙馬來醯亞胺為4， 4』 -雙馬來醯亞胺基二苯甲烷、3，3』 - 二甲基_4，4』 -雙馬來醯亞胺基二苯甲烷、4，4』 -雙馬來醯亞胺基二苯醚、1，3-雙馬來醯亞胺基苯、1，4-雙馬來醯亞胺基苯、4，4』-雙馬來醯亞胺基二苯碸、3，3』 -雙馬來醯亞胺基二苯碸、2，2-雙馬來醯亞胺基苯氧基)苯基] 丙烷、2，2-雙馬來醯亞胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4，4』 -雙(4-馬來醯亞胺基苯氧基)二苯碸、4，4』 -雙(4-馬來醯亞胺基苯氧基)二苯甲烷、4，4』 -雙(4-馬來醯亞胺基苯氧基)聯苯、4，4』 -雙(4-馬來醯亞胺基苯氧基)二苯醚、1，3_雙(3-馬來醯亞胺基苯氧基)苯、1，3_雙(4-馬來醯亞胺基苯氧基)苯、1，4_雙(3-馬來醯亞胺基苯氧基) 苯、1，4_雙(4-馬來醯亞胺基苯氧基)苯、2，2_雙三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)苯基]丙烷、2，2_雙W-(2-三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、 4，4，-雙(2-三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)二苯碸、4，4，-雙(2-三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)二苯甲烷、4，4』_雙(2-三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)聯苯、4， 4』 -雙(2-三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)二苯醚、1，3_雙(2-三氟甲基-3-馬來醯亞胺基苯氧基)苯、1，3_雙(2-三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)苯、1，4_雙(2-三氟甲基-3-馬來醯亞胺基苯氧基)苯、1，4_雙(2-三氟甲基-4-馬來醯亞胺基苯氧基)苯中的--種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種感溼聚醯亞胺，其特徵在於所述有機溶劑為氯仿、-氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、Y-丁內酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、N，N-二甲基甲醯胺、N， N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞碸、N-乙基-2-吡咯烷酮中的一種或幾種。
4. 一種感溼聚醯亞胺的製備方法，包括(1)將2，2_雙W-(2，4-二氨基苯氧基)苯基]丙烷和強極性非質子有機溶劑室溫下混合，加入馬來酸酐，室溫下反應0. 5 1小時後，加入3，3』，4，4』 -四羧基二苯醚二酐， 0°C _5°C下反應2 3小時，獲得樹脂溶液；其中，2，2-雙W- (2，4- 二氨基苯氧基)苯基] 丙烷、馬來酸酐和3，3』，4，4』 -四羧基二苯醚二酐的摩爾比為1 :2:1;(2)向上述樹脂溶液中加入共沸脫水劑，共沸反應6-8小時後，加入乙醇，將產物過濾， 洗滌，真空乾燥，得馬來醯亞胺基聚醯亞胺；其中，共沸脫水劑與強極性非質子有機溶劑的體積比為0.5 1 ；(3)將4，4』_二氨基二苯醚和強極性非質子有機溶劑室溫下混合，加入3，3』，4，4』_四羧基聯苯二酐，0°C _5°C下反應0. 5 1小時，加入對苯二胺，繼續反應1 2小時後，獲得均相透明溶液；其中，4，4』 - 二氨基二苯醚、3，3』，4，4』 -四羧基聯苯二酐和對苯二胺的摩爾比為1 2 2；(4)向上述溶液中加入共沸脫水劑，氮氣氣氛下共沸反應5 7小時後，加入乙醇，將產物過濾，洗滌，真空乾燥，得氨端基醯亞胺齊聚物；其中，其中，共沸脫水劑與強極性非質子有機溶劑的體積比為0.5 1 ；(5)將馬來醯亞胺基聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物按重量比 1 0.1-0.2 0.4-0. 8分別溶解於有機溶劑中進行混合，得感溼聚醯亞胺溶液。
5.根據權利要求4所述的一種感溼聚醯亞胺的製備方法，其特徵在於所述步驟(1) 和(3)中的強極性非質子有機溶劑為N，N-二甲基甲醯胺、N，N-二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞碸、N-乙基-2-吡咯烷酮中的一種或幾種。
6.根據權利要求4所述的一種感溼聚醯亞胺的製備方法，其特徵在於所述步驟(2) 和中的共沸脫水劑為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、一氯代苯、鄰二氯苯中的一種或幾種。
7.根據權利要求4所述的一種感溼聚醯亞胺的製備方法，其特徵在於所述步驟(5) 中的感溼聚醯亞胺溶液的固含量為12% -20%。
8.一種感溼聚醯亞胺的應用，其特徵在於感溼聚醯亞胺的應用工藝為在矽基片上真空蒸鍍下電極，JP-6導電膠引下電極引線，再旋轉塗覆感溼聚醯亞胺溶液，60°C下真空脫溶劑，氮氣氣氛下梯度升溫至250°C固化成膜，真空蒸鍍上電極，劃片，篩選，表面修飾，JP-6導電膠引上電極引線，得到感溼聚醯亞胺溼敏電容。
9.根據權利要求8所述的一種感溼聚醯亞胺的應用，其特徵在於所述梯度升溫工藝參數為從60°C升溫至100°C，保持1小時；繼續升溫至120°C，保持1小時；繼續升溫至 150°C，保持1小時；繼續升溫至200°C，保持0. 5小時；繼續升溫至250°C，保持0. 5小時，停止加熱，自然冷卻至室溫。
全文摘要
本發明涉及一種感溼聚醯亞胺及其製備和應用，包括馬來醯亞胺基聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物以及有機溶劑；其中，馬來醯亞胺基聚醯亞胺、雙馬來醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物的重量比為1∶0.1-0.2∶0.4-0.8。製備方法包括分別製備馬來醯亞胺基聚醯亞胺和氨端基醯亞胺齊聚物，再與雙馬來醯亞胺進行共聚即得。本發明採用的原料樹脂分子量容易控制，分子結構也容易調整，有利於製備理想性能的感溼聚醯亞胺功能材料；工藝簡單、成本低、環境友好、可以在通用設備中完成製備過程，適用於工業生產。
文檔編號H01G4/002GK102432878SQ20111025951
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月5日 優先權日2011年9月5日
發明者虞鑫海, 許梅芳, 陳芳 申請人:上海睿兔電子材料有限公司, 東華大學