專利名稱：一種芳香族聚苯并咪唑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬聚合物樹脂的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種芳香族聚苯并咪唑的制備方法。
背景技術(shù)：
聚苯并咪唑，英文名Polybenzimidazoles,簡(jiǎn)稱PBI,屬于無(wú)定型的特殊工程塑料。PBI是由美國(guó)國(guó)家航空航天局與美國(guó)空軍材料實(shí)驗(yàn)室共同開發(fā)出的高性能樹脂，具有非常優(yōu)異的耐高溫性、耐低溫性、力學(xué)性能以及阻燃性能，同時(shí)具有耐磨、耐輻射、耐酸堿性，是一種極具應(yīng)用前景的高性能樹脂材料，應(yīng)用領(lǐng)域涉及到航空航天、光學(xué)、微電子等諸多高科技領(lǐng)域。隨著技術(shù)發(fā)展的需要，PBI的應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸向民用轉(zhuǎn)移。然而，由于普通的PBI樹脂只能溶解于硫酸等強(qiáng)酸，因此加工非常困難，PBI鑄件的成型技術(shù)及纖維拉絲技術(shù)僅掌握在美國(guó)等極少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種芳香族聚苯并咪唑的制備方法，通過改變PBI的分子結(jié)構(gòu)，在聚合物主鏈中引入醚鍵并增加一定組分的烷烴鏈段，調(diào)整了 PBI主鏈的剛性，同時(shí)提高了其在有機(jī)溶劑中的溶解性，使PBI樹脂的易于加工。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特點(diǎn)是該方法包括如下步驟第一步在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將等摩爾比的芳香族四胺和二酸單體加入到強(qiáng)酸性溶液中，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100-25°'反應(yīng)時(shí)間為O. 5-30h ；第二步將第一步所得產(chǎn)物倒入水中沉淀出聚合物，再將該聚合物用水反復(fù)洗滌后，在堿性溶液中浸泡以去除殘留的酸，再浸泡在含有保險(xiǎn)粉的沸水中O. 5-6h ；第三步將第二步所得產(chǎn)物在溫度為50_150°C的真空環(huán)境下干燥，即得到芳香族聚苯并咪唑。所述的芳香族四胺是1，2，4，5-四氨基苯、1，2，5，6-四氨基萘、3，3’，4，4’-四氨基二苯砜、3，3’，4，4’ -四氨基二苯硫醚、3，3’，4，4’ -四氨基聯(lián)苯或3，3’，4，4’ -四氨基聯(lián)苯鹽酸鹽、3, 3’，4,4’ -四氛基二苯甲麗、3, 3’，4,4’ -四氛基二苯甲燒或2, 2-雙[4- (3,4- 二氣基苯氧基)苯基]丙燒中的一種或者幾種的混合物。當(dāng)所述的芳香族四胺含有3，3’，4，4’ -四氨基聯(lián)苯鹽酸鹽時(shí)，首先需將該芳香族四胺在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入強(qiáng)酸性溶液中加熱攪拌脫除鹽酸后再加入二酸單體。所述的二酸單體是4，4’ - 二羧基二苯醚和含4 10個(gè)碳的直鏈烷烴二酸(例如丁二酸、癸二酸、己二酸等)或它們的混合物。所述的4，4’ - 二羧基二苯醚與直鏈烷烴二酸的混合物中4，4’ -二羧基二苯醚占總的二酸的摩爾比例為5 95%。所述的強(qiáng)酸性溶液是多聚磷酸、多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液。所述的多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液中該五氧化二磷占溶液的質(zhì)量比為5-30%。所述的堿性溶液是氫氧化鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液。所述的保險(xiǎn)粉是硫代硫酸鈉、連二亞硫酸鈉或硫代硫酸銨。所述的保險(xiǎn)粉在水溶液中的濃度為O. 1-5%。所述的芳香族聚苯并咪唑的具體反映方程式如下，其中O < m < 200，O < η < 200，4 < χ < IO0
權(quán)利要求
1.一種芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 第一步在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將等摩爾比的芳香族四胺和二酸單體加入到強(qiáng)酸性溶液中，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100-250°c，反應(yīng)時(shí)間為O. 5-30h ； 第二步將第一步所得產(chǎn)物倒入水中沉淀出聚合物，再將該聚合物用水反復(fù)洗滌后，在堿性溶液中浸泡以去除殘留的酸，再浸泡在含有保險(xiǎn)粉的沸水中O. 5-6h ； 第三步將第二步所得產(chǎn)物在溫度為50-150°C的真空環(huán)境下干燥，即得到所述的芳香族聚苯并咪唑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的芳香族四胺是1，2，4，5_四氨基苯、1，2，5，6-四氨基萘、3，3’，4，4’-四氨基二苯砜、3，3’，4，4’-四氨基二苯硫醚、3，3’，4，4’ -四氨基聯(lián)苯或3，3’，4，4’ -四氨基聯(lián)苯鹽酸鹽、3，3’，4，4’ -四氨基二苯甲酮、3，3’，4，4’_四氨基二苯甲烷或2，2_雙[4-(3，4-二氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一種或者幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于當(dāng)所述的芳香族四胺含有3，3’，4，4’ -四氨基聯(lián)苯鹽酸鹽時(shí)，首先需將該芳香族四胺在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入強(qiáng)酸性溶液中加熱攪拌脫除鹽酸后再加入二酸單體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的二酸單體是4，4’ - 二羧基二苯醚和含4 10個(gè)碳的直鏈烷烴二酸或它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的4，4’-二羧基二苯醚與直鏈烷烴二酸的混合物中4，4’-二羧基二苯醚占總的二酸的摩爾比例為5 95%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的強(qiáng)酸性溶液是多聚磷酸、多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的多聚磷酸加五氧化二磷溶液或甲烷磺酸加五氧化二磷溶液中該五氧化二磷占溶液的質(zhì)量比為5-30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的堿性溶液是氫氧化鈉溶液、碳酸氫鈉溶液、碳酸鈉溶液或碳酸鉀溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的保險(xiǎn)粉是硫代硫酸鈉、連二亞硫酸鈉或硫代硫酸銨，該保險(xiǎn)粉在水溶液中的濃度為O. 1-5%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的芳香族聚苯并咪唑的制備方法，其特征在于所述的芳香族聚苯并咪唑具有如下結(jié)構(gòu)，其中O < m < 200,0 < η < 200,4 < χ < 10。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種芳香族聚苯并咪唑的制備方法，包括步驟第一步在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將等摩爾比的芳香族四胺和二酸單體加入到強(qiáng)酸性溶液中，進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100-250℃，反應(yīng)時(shí)間為0.5-30h；第二步將第一步所得產(chǎn)物倒入水中沉淀出聚合物，再將該聚合物用水反復(fù)洗滌后，在堿性溶液中浸泡以去除殘留的酸，再浸泡在含有保險(xiǎn)粉的沸水中0.5-6h；第三步將第二步所得產(chǎn)物在溫度為50-150℃的真空環(huán)境下干燥，即得到所述的芳香族聚苯并咪唑。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物具有分子量高，熱穩(wěn)定性好，溶解性及成膜性優(yōu)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08G73/18GK102863620SQ20111018693
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者滕鑫, 顧曉軍 申請(qǐng)人:上海帝埃碧化學(xué)科技有限公司