CN106810861A - 一类可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一类可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料，该类聚合物膜材料分子结构中同时含有双三氟甲基、二苯甲烷及间位苯环结构，其制备方法为：将含双三氟甲基结构的芳香二胺单体、非含氟二胺单体及间苯二甲酸单体以一定计量比溶于有机溶剂中，于180～200℃搅拌反应8‑12h后，结束反应，进一步沉降、洗涤和干燥，即可得到纤维状的可溶性共聚型聚芳酰胺树脂。该类聚芳酰胺在特定溶剂中的溶解度可达20wt％以上，进一步通过其聚合物溶液，在平板玻璃上涂膜，干燥，即可得到高透明聚芳酰胺薄膜，所制聚合物薄膜在微电子、光电子等领域具有重要应用价值。
Description
技术领域
本发明属聚芳酰胺高性能聚合物及其制备领域，特别涉及一类可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料及其制备领域。
背景技术
高透明聚合物膜材料是一类重要的功能性高分子材料，在微电子、柔性太阳能电池衬底和液晶显示领域等具有重要的应用价值。目前，商业化应用的高透明聚合物膜材料主要有聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯类等高分子材料。此类聚合物膜材料虽然具有较好的光学透明性和加工性能，但使用温度较低(低于200℃)，无法满足现代高科技领域快速发展的应用需求。因此，进一步开发既具有高光学透明性，又具有良好耐热性能的新型光学薄膜材料具有重要的意义。聚芳酰胺是一类分子主链含有酰胺键的芳香型聚合物，由于分子结构的刚性和强的分子间作用，此类材料表现出良好的耐热性、力学性能和电学性能。但聚芳酰胺大多存在难熔难溶问题，难以采用热加工或者溶液涂覆工艺制备高性能膜材料。此外，由于聚合物分子结构的芳香共轭性，聚芳酰胺膜材料的光学透明性还有待进一步提高。本发明专利拟利用聚芳酰胺良好的热性能和力学性能，基于分子设计改性，进一步开发既具有良好涂覆成膜性、又具有高光学透明性的功能性聚芳酰胺膜材料。
为改善聚芳酰胺的涂覆成膜性和光学性能，研究者通常在聚合物分子结构中引入大的取代侧基或不对称结构，但此类改性合成路线较复杂，通常需要多步反应完成，尤其是难以合成含大侧基结构或不对称结构的双官能团单体，因此工业化应用存在较大的困难。本发明专利，拟采用共缩聚改性法，采用常规易得的原料，通过合理调控优化聚合物分子主链结构，制备具有良好成膜性和高光学透明性的聚芳酰胺膜材料。
发明内容
本发明专利旨在改善聚芳酰胺溶解涂覆成膜性，并进一步提高聚芳酰胺膜材料的光学透明性，拟采用共缩聚改性法和常规易得的原料，通过合理调控优化聚合物分子主链结构，在聚合物分子主链结构中同时引入双三氟甲基、二苯甲烷和间位苯环结构，制备具有良好成膜性和高光学透明性的聚芳酰胺膜材料。
本发明提供了一类可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料，其结构式为：
重复结构单元n＝60～120。
本发明还提供了一种上述可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料的制备方法，具体步骤为：
氮气保护下，将x份含有双三氟甲基结构的芳香二胺单体(0.2<x<1)、1-x份的非含氟芳香二胺单体及1份的芳香二酸单体加入有机溶剂中，室温下搅拌均匀后，升温至180～200℃搅拌反应8-12h后，结束反应，进一步沉降、洗涤和干燥，即可得到纤维状的可溶性共聚型聚芳酰胺树脂。
将可溶性共聚型聚芳酰胺树脂溶于有机溶剂中配成浓度为10～20wt％的聚合物溶液，在平板玻璃上涂膜，在烘箱中于一定温度下干燥24小时，即可得到高透明聚芳酰胺薄膜。
其中所述的含有双三氟甲基结构的芳香二胺单体为2,2’-双三氟甲基-4,4’-二氨基联苯；所述的非含氟芳香二胺单体为4,4’-二氨基二苯甲烷；所述的芳香二酸单体为间苯二酸。
所述的溶剂为多聚磷酸，其用量为芳香二胺单体和二酸单体质量的10～20倍。
所述的制膜溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种，干燥温度为70℃。
本发明的可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料的具体合成路线如下：
本发明的有益效果是：
(1)本发明提供了一类可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料及其制备方法，其合成制备工艺简单，原料易得，利于工业化放大生产；
(2)以本发明提供的可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料，在N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中具有优异的溶解成膜性(溶解度可达20wt％)，可方便地利用其溶液涂膜得到聚合物薄膜；所制聚合物薄膜具有良好的光学透明性，在微电子、光电子等领域具有应用价值
附图说明
图1是实施例1中可溶性共聚型聚芳酰胺聚合物的1H NMR图谱((其中双三氟甲基联苯结构和二苯甲烷结构的含量均为50％)。
具体实施方式
实施例1
(1)氮气保护下，分别将1.6011g(5mmol)的2,2’-双三氟甲基、0.9913g(5mmol)的4,4’-二氨基二苯甲烷、1.6613g(10mmol)的间苯二甲酸三种单体和80g多聚磷酸加入250ml干燥的圆底三口烧瓶中，室温下搅拌均匀后，升温至200℃搅拌反应8h后结束反应，将反应液倒入乙醇中沉降，并进一步用热水洗涤三遍、过滤、烘干，即可得到可溶性共聚型聚芳酰胺聚合物树脂，产率为99％。
(2)将一定量的共聚型聚芳酰树脂溶于N,N-二甲基乙酰胺中，配成10wt％的聚合物溶液，将聚合物溶液涂膜在平板玻璃上，于烘箱中70℃下干燥24h，即可得到高透明共聚型共聚型聚芳酰胺薄膜样品。
实施例2
(1)氮气保护下，分别将0.6404g(2mmol)的2,2’-双三氟甲基、1.5861g(8mmol)的4,4’-二氨基二苯甲烷、1.6613g(10mmol)的间苯二甲酸三种单体和40g多聚磷酸加入100ml干燥的圆底三口烧瓶中，室温下搅拌均匀后，升温至180℃搅拌反应12h后结束反应，将反应液倒入乙醇中沉降，并进一步用热水洗涤三遍、过滤、烘干，即可得到可溶性共聚型聚芳酰胺聚合物树脂，产率为99％。
(2)将一定量的共聚型聚芳酰树脂溶于二甲基亚砜中，配成20wt％的聚合物溶液，将聚合物溶液涂膜在平板玻璃上，于烘箱中70℃下干燥24h，即可得到高透明共聚型共聚型聚芳酰胺薄膜样品。
Claims (5)
1.一类可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料，其特征在于：所述的聚芳酰胺分子结构单元中同时含有双三氟甲基、二苯甲烷及间位苯环结构，其结构式为
重复结构单元n＝60～120。
2.如权利要求1所述的可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤为
(1)氮气保护下，将x份含有双三氟甲基结构的芳香二胺单体(0.2<x<1)、1-x份的非含氟芳香二胺单体及1份的芳香二酸单体加入有机溶剂中，室温下搅拌均匀后，升温至180～200℃搅拌反应8-12h后，结束反应，进一步沉降、洗涤和干燥，即可得到纤维状的可溶性共聚型聚芳酰胺树脂。
(2)将可溶性共聚型聚芳酰胺树脂溶于有机溶剂中配成浓度为10～20wt％的聚合物溶液，在平板玻璃上涂膜，在烘箱中于一定温度下干燥24小时，即可得到高透明聚芳酰胺薄膜。
3.如权利要求2所述的可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料的制备方法，其特征在于：所述的含有双三氟甲基结构的芳香二胺单体为2,2’-双三氟甲基-4,4’-二氨基联苯；所述的非含氟芳香二胺单体为4,4’-二氨基二苯甲烷；所述的芳香二酸单体为间苯二酸。
4.如权利要求2所述的可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料的制备方法，其特征在于：步骤中所述的溶剂为多聚磷酸(PPA)，其用量为芳香二胺单体和二酸单体质量的10～20倍。
5.如权利要求2所述的可溶性共聚型聚芳酰胺膜材料的制备方法，其特征在于：所述的制膜溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜中的一种，干燥温度为70℃。
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