本申請涉及聚合物材料領域，特別是涉及一種聚酰亞胺及其制備方法。

背景技術：

聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)(-co-nh-co-)的一類聚合物，自從美國dupont公司發(fā)明芳香族聚酰亞胺類化合物到現(xiàn)在，已經(jīng)有多種不同性能的產(chǎn)品面世，由于聚酰亞胺具有出色的機械性能、電性能和熱性能等獨特的優(yōu)勢，在電子和特種材料當中的應用越來越廣泛。但隨著科學技術的發(fā)展，對聚酰亞胺的性能提出了更加精細的要求；現(xiàn)有的聚酰亞胺已經(jīng)不能滿足使用需求。

技術實現(xiàn)要素：

本申請的目的是提供一種全新結構的聚酰亞胺，及其制備方法。

本申請公開了一種聚酰亞胺，該聚酰亞胺為由式一所示的重復單元聚合而成的閉環(huán)結構，

其中，ar為四羧基殘基及其衍生物。

需要說明的是，本申請的關鍵在于，采用三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷替代傳統(tǒng)的二胺，使得本申請制備出的聚酰亞胺具備良好的熱穩(wěn)定性，并且由于三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷的引入，使得制備的聚酰亞胺比現(xiàn)有的其它聚酰亞胺具備更大的比表面積；本申請中芳香二酐可以采用常規(guī)制備聚酰亞胺的芳香二酐，ar為常規(guī)的四羧基殘基及其衍生物。

為了達到更好的性能，本申請優(yōu)選的方案中，優(yōu)選采用ar為具有苯基或取代苯基的芳香族四羧基殘基及其衍生物的芳香二酐。

本申請的另一面公開了本申請的聚酰亞胺的制備方法，具體包括采用三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷和芳香二酐先生成聚酰胺酸，然后再亞胺化關環(huán)，形成閉環(huán)結構的聚酰亞胺。

需要說明的是，本申請的制備方法中，其關鍵也是采用三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷替代傳統(tǒng)的二胺；生成聚酰胺酸以及閉環(huán)反應等的具體設備和條件，都可以參考常規(guī)的聚酰亞胺的制備方法進行，在此不累述。

優(yōu)選的，本申請的聚酰亞胺中采用的芳香二酐為均苯四甲酸二酐、二苯醚四酐、二硫醚四酐、1,2,4,5-苯四酸酐、3,3',4,4'-聯(lián)苯四羧酸二酐、4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酸酐和3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐中的至少一種。

最優(yōu)選的，芳香二酐為均苯四甲酸二酐。

需要說明的是，本申請的聚酰亞胺，其整個分子結構呈網(wǎng)狀，并且孔徑尺寸可以通過不同的芳香二酐來調節(jié)。

本申請的制備方法中，采用的三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷的結構式如式二所示，

由于采用以上技術方案，本申請的有益效果在于：

本申請的聚酰亞胺由于三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷的引入，使得聚酰亞胺具備更大的比表面積大、分子空隙尺度可調整、彈性好耐拉伸、可具備液晶性質。由于此三胺為非芳香結構，非芳香結構打破了原來產(chǎn)品的長共軛結構，可獲得透明產(chǎn)品，此材料還可應用于柔性顯示基底材料。

具體實施方式

聚酰亞胺是一大類聚合物，由于具體采用的單體不同，所制備的聚酰亞胺的理化性能存在較大的差異。本申請在大量的研究過程中，創(chuàng)造性的提出，以三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷替代傳統(tǒng)的二胺，與芳香二酐聚合生成閉環(huán)結構的聚酰亞胺，使得本申請的聚酰亞胺具備較好的耐熱性、覆膜強度和薄膜性能，并具有大比表面積和有規(guī)則的空隙。

本申請的聚酰亞胺改變目前聚酰亞胺的直鏈型分子設計，變更為兩維網(wǎng)狀的分子結構，內含可調節(jié)的分子空隙，具有超大的比表面積，更高的撕裂強度。

下面通過具體實施例對本申請作進一步詳細說明。以下實施例僅對本申請

進行進一步說明，不應理解為對本申請的限制。

實施例

本例的三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷單體參見文獻：公開號為de2502893a1的德國專利。

本例的聚酰亞胺合成分為兩步：第一步，先生成聚酰亞胺前驅體；第二步，把生成的聚酰亞胺前驅體在高溫下進行閉環(huán)反應。

第一步，聚酰亞胺前驅體的合成：室溫條件下，把1.230g,4mmol的式二所示的三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷單體，和1.308g，6mmol的均苯四甲酸二酐加入到100ml的三口燒瓶中，隨后加入15mln,n-二甲基乙酰胺溶解反應單體。單體溶解完后，在三口瓶上配備機械攪拌，冷凝管及氮氣。在氮氣保護下繼續(xù)攪伴反應20小時，即得到前驅體溶液。

第二步，聚酰亞胺的合成：把第一步合成的聚酰亞胺前驅體溶液加入燒瓶中，在溫度為300℃下進行聚酰亞胺前驅體的閉環(huán)反應，得到新型的聚酰亞胺，本例制備的聚酰亞胺為由式一所示的重復單元聚合而成的閉環(huán)結構。因反應物單體三(4-胺基環(huán)己烷)甲烷是面結構，形成了本例的具有多孔結構的聚酰亞胺。

薄膜性能測試：將本例制備的聚酰亞胺制成膜后，測試其的熱穩(wěn)定性、拉伸變形和膜強度。結果顯示，本例的聚酰亞胺薄膜具有耐熱性好、覆膜強度高、薄膜性能好等特點。

比表面積測試：通過bet測試法來測試本例制備的聚酰亞胺薄膜的比表面結。結果顯示，從結構本身可知，本例制備的聚酰亞胺具有類石墨烯的結構，但與石墨烯相比，它具有多孔結構，所以比石墨烯具有更大的比表面積。

綜上所述，本例的聚酰亞胺，具備更大的比表面積大、分子空隙尺度可調整、彈性好耐拉伸、可具備液晶性質。由于此三胺為非芳香結構，非芳香結構打破了原來產(chǎn)品的長共軛結構，可獲得透明產(chǎn)品，此材料還可應用于柔性顯示基底材料。

在以上研究的基礎上，本例對芳香二酐進行了深入研究，結果顯示，除均苯四甲酸以外，還可采用二苯醚四酐、二硫醚四酐、1,2,4,5-苯四酸酐、3,3',4,4'-聯(lián)苯四羧酸二酐、4,4'-氧雙鄰苯二甲酸酐、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酸酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐等替代，其制備出的聚酰亞胺都具有耐熱性好、比表面積大，與采用均苯四甲酸制備的聚酰亞胺的理化特性相當。此外，在閉環(huán)反應階段，溫度在100-350℃均可。

另外，最佳的實施方式，三胺與二酐的摩爾比是2：3。

以上內容是結合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細說明，不能認定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本申請的保護范圍。