一种聚酰亚胺及其制备方法与应用与流程

本技术涉及高分子，特别涉及一种聚酰亚胺及其制备方法与应用。

背景技术：

1、聚酰亚胺（polyimide，简称 pi）是指在主链上含有酰亚胺环（-co-n-co-）这一特征结构的一类高分子聚合物的总称，其作为一种机械性能好且具有高热分解温度的优良的新型高分子材料，已被广泛的应用到很多行业领域，例如航空、航天等行业领域。聚酰亚胺树脂的耐热温度最高可达600℃以上，长期使用温度范围在200℃～500℃。目前，聚酰亚胺复合材料是国际上通用的耐高温、高承载结构的主体材料。耐高温聚酰亚胺树脂由于交联密度大，部分亚胺化的树脂低聚物由于链段刚性大，在室温下为固态，软化点温度较高，耐高温异构聚酰亚胺的软化点温度在200℃至300℃，实现rtm成型难度大，只能将注胶系统的温度升高到200℃以上，对高温设备及硬件管路耐温等级要求较高，同时聚酰亚胺树脂在高温下粘度较大，流动性差，很难实现大厚度异型结构的整体成型。

2、相关技术中聚酰亚胺的耐温等级仍较低，难以满足其在武器装备、汽车及航空航天等方面的应用，因此需要开发耐高温的聚酰亚胺树脂。

技术实现思路

1、本技术是鉴于上述问题而进行的，其目的在于，提供一种聚酰亚胺，该聚酰亚胺的耐热性好。

2、具体如下，本技术第一方面提供了一种聚酰亚胺，包括以下摩尔份数的制备原料：

3、二胺 50份、八(氨基苯基三氧硅烷)0.5份~3份、芳香族二酐30份~40份、封端剂10份~20份和有机溶剂50份~70份；

4、所述二胺选自双氨丙基聚二甲基硅氧烷、芳香族二胺和脂肪族二胺中的至少一种；

5、所述封端剂包括含有不饱和键的单官能团酸酐。

6、根据本技术的一些实施方式，所述芳香族二胺包括联苯型二胺、双酚芴型二胺和二胺基二苯甲烷（cas号：101-77-9）中的至少一种。

7、根据本技术的一些实施方式，所述联苯型二胺包括4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯（cas号：341-58-2）、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基联苯（cas号：84-67-3）和4,4'-二氨基联苯（cas号：92-87-5）中的至少一种。

8、根据本技术的一些实施方式，所述双酚芴型二胺包括9,9-双(4-氨基苯基)芴（cas号：15499-84-0）和9,9-双(3-氟-4-氨基苯基)芴（cas号：127926-65-2）中的至少一种。

9、根据本技术的一些实施方式，所述脂肪族二胺包括己二胺。

10、根据本技术的一些实施方式，所述双氨丙基聚二甲基硅氧烷、芳香族二胺和脂肪族二胺的摩尔比为1：45~50：3~4。

11、根据本技术的一些实施方式，所述芳香族二酐包括双酚a型酸酐、芳香醚类酸酐和联苯型酸酐中的至少一种。

12、根据本技术的一些实施方式，所述双酚a型酸酐包括双酚a型二醚二酐（cas号：38103-06-9）和六氟二酐（cas号：1107-00-2）中的至少一种。

13、根据本技术的一些实施方式，所述芳香醚类酸酐包括4,4'-联苯醚二酐（cas号：1823-59-2）、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐（cas号：50662-95-8）和4,4'-对苯二氧双邻苯二甲酸酐（cas号：17828-53-4）中的至少一种。

14、根据本技术的一些实施方式，所述联苯型酸酐包括3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐（cas号：2420-87-3）和2,3,3',4'-联苯四甲酸二酐（cas号：36978-41-3）中的至少一种。

15、根据本技术的一些实施方式，所述不饱和键的单官能团酸酐包括纳迪克酸酐（cas号：826-62-0）和苯乙炔基邻苯酸酐中的至少一种。

16、根据本技术的一些实施方式，所述苯乙炔基邻苯酸酐为4-苯基乙炔基邻苯二甲酸酐（cas号：119389-05-8）。

17、根据本技术的一些实施方式，所述有机溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺和氯仿中的至少一种。

18、根据本技术的一些实施方式，所述聚酰亚胺的5%重量损失时的温度（t5）为450℃~550℃。

19、根据本技术的一些实施方式，所述聚酰亚胺的10%重量损失时的温度（t10）为500℃~600℃。

20、根据本技术的一些实施方式，所述聚酰亚胺的残碳率为55%~65%。

21、本技术第二方面提供了本技术第一方面所述的聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

22、s1、将所述芳香族二酐、封端剂和部分有机溶剂混合后反应，制得亚胺酸树脂混合物；

23、将所述二胺和剩余有机溶剂混合，制得二胺混合物；

24、s2、将亚胺酸树脂混合物和二胺混合物混合后干燥。

25、根据本技术的一些实施方式，所述亚胺酸树脂混合物的制备过程中，反应的温度为85℃~95℃。

26、根据本技术的一些实施方式，所述亚胺酸树脂混合物的制备过程中，反应的时间为6h~8h。

27、根据本技术的一些实施方式，所述二胺混合物的制备过程中，反应的温度为85℃~95℃。

28、根据本技术的一些实施方式，所述二胺混合物的制备过程中，反应的时间为2h~3h。

29、根据本技术的一些实施方式，步骤s2中所述混合的温度为20℃~30℃。

30、根据本技术的一些实施方式，步骤s2中所述混合的时间为2h~3h。

31、根据本技术的一些实施方式，步骤s2中所述混合的气氛为保护气。

32、根据本技术的一些实施方式，所述保护气包括氮气、氩气、氦气和氖气中的至少一种。

33、本技术第三方面公开了本技术第一方面所述的聚酰亚胺在制备预浸料中的应用。

34、与现有技术相比，具有如下优点。

35、本技术中二酐为芳香族二酐，芳香族二酐中含有芳香环；通过芳香族二酐和二胺进行酯化反应，从而在聚合物的主链中引入芳香环，既改善了加工性能并且保持了聚酰亚胺良好的耐热性能和拉伸性能，长时间耐热温度高，具有良好的耐热性能。

36、本技术中采用双氨丙基聚二甲基硅氧烷、芳香族二胺和/或脂肪族二胺与芳香族二酐聚合形成聚酰亚胺，其中芳香族二胺与芳香族二酐形成刚性结构，从而使聚酰亚胺具有优异的耐高温性能；而双氨丙基聚二甲基硅氧烷和脂肪族二胺引入聚酰亚胺中，能够降低链段的刚性，从而改善整个分子柔韧性，有利于提升聚酰亚胺的可加工性；同时于双氨丙基聚二甲基硅氧烷能够增加燃烧后残炭量；同时双氨丙基聚二甲基硅氧烷在分子体系中还能发挥了交联剂的作用，能够提升聚酰亚胺的交联密度也随着增加，因此合成的聚合物链排列较为紧密，分子间相互作用力较大，提高了聚酰亚胺的刚性。

37、而八(氨基苯基三氧硅烷)具有si-o笼型结构及8个可反应的氨基基团，可以形成以八(氨基苯基三氧硅烷)为中心的网状结构，从而降低了聚酰亚胺中的链段流动性，增强结构刚性，从而提升聚酰亚胺的耐高温性，同时si元素的引入使聚酰亚胺的残炭稍有增加；同时八(氨基苯基三氧硅烷)的用量不能过大，过大则会影响到芳香族二胺和芳香族二胺形成的刚性结果，反而对耐高温性能存在不利影响。

38、另外本技术在聚酰胺酸树脂的制备过程中，添加八(氨基苯基三氧硅烷)与二胺、芳香族二酐以适宜比例反应，促进聚酰亚胺树脂的交联，提高聚酰亚胺的热稳定性。