本申请设计聚合物材料领域,特别是涉及一种嵌段共聚复合消色制备透明聚酰亚胺的方法。
背景技术:
聚酰亚胺是指主链上含有酰胺基团(-co-nh-co-)的高分子聚合物。由于其在耐高低温方面性能极佳,可在-200℃到+400℃间保持不变形,且具有一定的防辐射性能。被广泛的应用于航空、航天和微电子等技术领域。当今对性能优异的聚酰亚胺材料来说,降低其黄色外观,提高其光学性能是目前聚酰亚胺行业面临的一大难题。在聚酰亚胺的制备过程中,通过对黄、蓝等两种颜色的聚酰胺酸胶体的混合搅拌,使其形成嵌段共聚的的聚酰胺酸胶体,进而制备聚酰亚胺薄膜。有效的降低了其表金黄色程度,可应用于折叠屏幕制备过程中的透明基底以及柔性太阳能电池板基底,能够长期在耐受高温条件下工作并仍旧保持较高的无色透明度和可弯折回弹恢复性能。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种嵌段共聚复合消色制备透明聚酰亚胺的方法,该方法制成的聚酰亚胺具有在其他方面性能不变甚至更优的情况下,其黄色外观比传统方法制备的聚酰亚胺较浅的特点。有利于在航空航天可视化保护层上的应用。
其特征在于:由呈现出黄、蓝等两种不同颜色的分子短链段进行嵌段共聚制备出无色透明聚酰胺酸胶体,再进行涂布成膜和分段加热亚胺化制备成无色透明聚酰亚胺薄膜。其聚合物结构单元总体特征为特征在于其聚合物重复结构单元应为:
如图1所示
其特征在于:呈现出蓝色的聚酰胺酸预聚体短链段部分具体单体可以为以下的一种或多种:
如图2所示
其特征在于:呈现出黄色的聚酰胺酸预聚体短链段部分具体单体可以为以下的一种或多种:
二酸酐为:
如图3所示
二胺为:
如图4所示
其特征在于:所述的无色透明聚酰胺酸胶体制备方法包括:
a1、将呈现出黄、蓝颜色的两种预聚体所需单体按照二酸酐与二胺的摩尔比为(0.98~1.10)分开称重;
a2、在惰性气氛中先将二胺迅速溶在各自装有极性非质子有机溶剂的烧杯中,控温在0~55℃的条件下200~400r/min持续搅拌,待两个溶液体系都搅拌均匀溶解后,再在5~15min内将各自对应的二酸酐单体逐步加入完成并继续搅拌10min;
a3、将两杯蓝、黄不同组分的溶液体系在5~10min内倒入新的三口烧瓶中混合,并随后在80~120℃中以300~400r/min持续搅拌后得到无颜色透明的均相、粘稠的聚酰胺酸胶体;
a4、将所得无色透明聚酰胺酸溶液涂布到光洁的玻璃板上,在烘箱中先后经历低中高三个温度段各自5~25min;
a5、最终取出玻璃板待完全冷却后揭起薄膜即可得到无色的聚酰亚胺薄膜。
其特征在于:步骤a3中最终总体含有结构的二酸酐与二胺的总质量占反应物料总质量的10~40%。
其特征在于:步骤a2的惰性气体分别为氮气、氩气、氦气中的一种或多种。
其特征在于:步骤a4中的连续搅拌时间为12~72h。
其特征在于:步骤a2所述的极性溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、四氢呋喃(thf)、二甲基矾(msm)、二甲基亚矾(dmso)。
其特征在于:步骤a4低温度段为60~100℃;中温度段为230~280℃;高温度段为330~400℃。
附图说明
图1为聚合物重复结构单元示意图;
图2为蓝色的聚酰胺酸预聚体短链段部分具体单体示意图;
图3为黄色的聚酰胺酸预聚体短链段部分具体二酸酐单体示意图;
图4为黄色的聚酰胺酸预聚体短链段部分具体二胺单体示意图。
具体实施方式
聚酰亚胺作为一大类高分子聚合物,制备聚酰亚胺的单体有两百种以上,由于选用的单体不同,所制备的聚酰亚胺存在着性能差异。本申请通过大量的研究,通过对呈现出黄、蓝等两种不同颜色的分子短链段进行嵌段共聚制备出无色透明聚酰胺酸胶体,再进行涂布成膜和分段加热亚胺化制备成无色透明聚酰亚胺薄膜,且使其能够长期在耐受高温条件下工作并仍旧保持较高的无色透明度和可弯折回弹恢复性能。
下面通过具体的实施例对本申请作进一步详细说明,以下实施例仅对本申请进行进一步说明,不应理解为对本申请的限制。
实施例1:
步骤一制备浅黄色的聚酰胺酸胶体:室温下在氮气气氛中将2.0023g(oda)加入三口烧瓶内,溶解在12.14278g的30℃和250r/min搅拌速率的极性非质子溶剂dmac中,充分溶解后在10分钟内缓慢加入0.98055g(cbda)和2.2212g(6fda),随后持续搅拌15h获得均相浅黄色的粘稠聚酰胺酸胶体;
步骤二制备蓝色聚酰胺酸胶体:室温下在氮气气氛中将1.0413g(2,6-二氨基蒽)和1.00115g(oda)加入三口烧瓶内,溶解在9.85518g的30℃和250r/min搅拌速率的极性非质子溶剂dmac中,充分溶解后在10分钟内缓慢加入2.1812g(pmda),随后维持在120℃中持续搅拌24h获得均相蓝色的粘稠聚酰胺酸胶体;
步骤三将步骤一、二所得的两种聚酰胺酸预聚体溶液体系8min内同步缓慢的加入到500ml的三口烧瓶中,并升温至100℃以300r/min的速率持续搅拌48h进行嵌段共聚实现消色即可得无色透明的聚酰胺酸胶体
步骤四制备薄膜:将所得无色透明胶体倾倒在光洁玻璃板上涂布,随后在烘箱中经历15min的80℃、15min的260℃、15min的380℃;待完全冷却后揭起即可得无色透明的聚酰亚胺薄膜。
实施例2:
步骤一制备浅黄色的聚酰胺酸胶体:室温下在氩气气氛中将2.0023g(oda)加入三口烧瓶内,溶解在12.39957g的40℃和300r/min搅拌速率的极性非质子溶剂dmac中,充分溶解后在8分钟内缓慢加入2.2212g(6fda)和1.0906g(pmda),随后持续搅拌12h获得均相浅黄色的粘稠聚酰胺酸胶体;
步骤二制备蓝色聚酰胺酸胶体:室温下在氩气气气氛中将1.30155g(3,6-硫代蒽二胺)和1.0015g(oda)加入三口烧瓶内,溶解在10.46243g的40℃和300r/min搅拌速率的极性非质子溶剂dmac中,充分溶解后在8分钟内缓慢加入2.1812g(pmda),随后维持在120℃中持续搅拌24h获得均相蓝色的粘稠聚酰胺酸胶体;
步骤三将步骤一、二所得的两种聚酰胺酸预聚体溶液体系8min内同步缓慢的加入到500ml的三口烧瓶中,并升温至100℃以300r/min的速率持续搅拌48h进行嵌段共聚实现消色即可得无色透明的聚酰胺酸胶体;
步骤四制备薄膜:将所得无色透明胶体倾倒在光洁玻璃板上涂布,随后在烘箱中经历15min的80℃、15min的260℃、15min的380℃;待完全冷却后揭起即可得无色透明的聚酰亚胺薄膜。
实施例3:
步骤一制备浅黄色的聚酰胺酸胶体:室温下在氩气气氛中将1.9221g(ffda)和1.0015g(oda)加入三口烧瓶内,溶解在19.8744g的40℃和300r/min搅拌速率的极性非质子溶剂dmac中,充分溶解后在8分钟内缓慢加入2.1812g(pmda),随后持续搅拌12h获得均相浅黄色的粘稠聚酰胺酸胶体;
步骤二制备蓝色聚酰胺酸胶体:室温下在氩气气气氛中将1.1614g(1,6-二氨基芘)和1.0015g(oda)加入三口烧瓶内,溶解在10.13542g的40℃和300r/min搅拌速率的极性非质子溶剂dmac中,充分溶解后在8分钟内缓慢加入2.1812g(pmda),随后维持在120℃中持续搅拌24h获得均相蓝色的粘稠聚酰胺酸胶体;
步骤三将步骤一、二所得的两种聚酰胺酸预聚体溶液体系8min内同步缓慢的加入到500ml的三口烧瓶中,并升温至100℃以300r/min的速率持续搅拌48h进行嵌段共聚实现消色即可得无色透明的聚酰胺酸胶体;
步骤四制备薄膜:将所得无色透明胶体倾倒在光洁玻璃板上涂布,随后在烘箱中经历15min的80℃、15min的260℃、15min的380℃;待完全冷却后揭起即可得无色透明的聚酰亚胺薄膜。
经过使用本发明所提供的透明聚酰亚胺制备方法所得薄膜,热稳定性、拉伸强度、耐折叠性、阻水阻氧效果都与正常的聚酰亚胺薄膜性能相当。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明,不能认定本申请的具体实施只限于这些说明。对于本申请所属技术领域的技术人员来说,在不脱离本申请的构思的前提下,还可做出简单的替换,都应当视为属于本申请的保护范围。