封端異氰酸酯合成聚醯亞胺的製備方法與流程

2023-05-23 13:50:41 2

本發明涉及合成樹脂及塑料技術領域，具體涉及一種封端異氰酸酯合成聚醯亞胺的製備方法。

背景技術：

聚醯亞胺是指主鏈上含有醯亞胺環的一類聚合物，其中以含有酞醯亞胺結構的聚合物最為重要。由於芳香族聚醯亞胺具有優異的熱穩定性、力學性能和化學性能等而被廣泛應用於航空、航天、電氣、機械、化工、微電子等領域。合成聚醯亞胺的方法很多。最普遍的就是二步法，先由二酐和二胺在極性非質子溶劑中形成聚醯胺酸溶液，然後再通過加熱或化學方法脫水環化得到聚醯亞胺，但聚醯胺酸溶液不穩定，儲存過程中常易發生分解。而合成聚醯亞胺的另外一種重要的方法就是異氰酸酯一步法。這種聚合方式中，酸酐和異氰酸酯在低溫階段會形成一種七元環中間體，在升溫到約80℃的過程中，七元環中間體發生分解生成醯亞胺結構，並放出CO2。由於原料二異氰酸酯在反應過程中容易和空氣中的水分發生反應而變質，影響聚合程度。

技術實現要素：

本發明旨在提出一種封端異氰酸酯合成聚醯亞胺的製備方法。

本發明的技術方案在於：

封端異氰酸酯合成聚醯亞胺的製備方法，包括如下步驟：

（1）苯甲醇封端TDI的合成

取13.93gTDI加入有250mL帶有機械攪拌的三頸瓶中，加入120mL甲苯和21.6g苯甲醇，待充分溶解後升溫到60℃，在氮氣保護下滴加0.2gTBA；反應5h後，體系內出現大量白色沉澱，繼續反應7h；反應完成後過濾，用甲苯洗滌，真空乾燥，得到白色固體；

（2）苯甲醇封端MDI的合成

取20gMDI加入250mL帶有機械攪拌的三頸瓶中，加入150mL甲苯和21.6g苯甲醇，待充分溶解並升溫到50℃；在氮氣保護下滴加0.2gTBA，瞬間出現大量白色沉澱，反應約12h；反應完成後過濾，用甲苯洗滌，真空乾燥，得到白色固體；

（3）聚醯亞胺的合成

取3.22g、BTDA，加入經氮氣保護的50mL三頸瓶中，用29mL精製NMP溶解後，在40℃條件下一次性加入3.12g苯甲醇封端的TDI、0.93g苯甲醇封端的MDI和0.9gTBA，升溫到80℃後反應0.5h，然後開始升溫至18；在內溫到達160℃以後，體系明顯有大量氣體逸出，2h以後，體系內逸出氣體量減少，再恆溫反應5h；反應結束後將反應液冷卻到室溫，用500mL自來水沉澱，過濾；並用丙酮洗滌，過濾，風乾，真空乾燥，得到聚醯亞胺；

（4）聚醯亞胺的熱處理

將上述產物聚醯亞胺在250℃處理5h，然後在350℃熱處理2h；熱處理過程在氮氣保護下進行，製成封端異氰酸酯合成聚醯亞胺。

所述的真空乾燥的溫度均為55~60℃，真空乾燥時間為10~12h。

本發明的技術效果在於：

本發明以苯甲醇封端的甲苯二異氰酸酯、苯甲醇封端的二苯甲烷二異氰酸酯和3，3'，4，4'-二苯酮四酸二酐為原料製備聚醯亞胺，製備的聚醯亞胺具有較好熱性能和較高相對分子質量且具有良好溶解性能。

具體實施方式

封端異氰酸酯合成聚醯亞胺的製備方法，包括如下步驟：

（1）苯甲醇封端TDI的合成

取13.93gTDI加入有250mL帶有機械攪拌的三頸瓶中，加入120mL甲苯和21.6g苯甲醇，待充分溶解後升溫到60℃，在氮氣保護下滴加0.2gTBA；反應5h後，體系內出現大量白色沉澱，繼續反應7h；反應完成後過濾，用甲苯洗滌，真空乾燥，得到白色固體；

（2）苯甲醇封端MDI的合成

取20gMDI加入250mL帶有機械攪拌的三頸瓶中，加入150mL甲苯和21.6g苯甲醇，待充分溶解並升溫到50℃；在氮氣保護下滴加0.2gTBA，瞬間出現大量白色沉澱，反應約12h；反應完成後過濾，用甲苯洗滌，真空乾燥，得到白色固體；

（3）聚醯亞胺的合成

取3.22g、BTDA，加入經氮氣保護的50mL三頸瓶中，用29mL精製NMP溶解後，在40℃條件下一次性加入3.12g苯甲醇封端的TDI、0.93g苯甲醇封端的MDI和0.9gTBA，升溫到80℃後反應0.5h，然後開始升溫至18；在內溫到達160℃以後，體系明顯有大量氣體逸出，2h以後，體系內逸出氣體量減少，再恆溫反應5h；反應結束後將反應液冷卻到室溫，用500mL自來水沉澱，過濾；並用丙酮洗滌，過濾，風乾，真空乾燥，得到聚醯亞胺；

（4）聚醯亞胺的熱處理

將上述產物聚醯亞胺在250℃處理5h，然後在350℃熱處理2h；熱處理過程在氮氣保護下進行，製成封端異氰酸酯合成聚醯亞胺。

其中，所述的真空乾燥的溫度均為55~60℃，真空乾燥時間為10~12h。