專利名稱：基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及材料科學領域，特別是一種基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺及其制備方法和應用。
背景技術：
聚酰亞胺是目前已經工業(yè)化的工程塑料中耐熱性能最好的品種之一，具有其他材料無法比擬的突出性能，如機械強度高、耐高低溫性好、介電性優(yōu)異、成膜性能好等等。自六十年代美國的杜邦公司開發(fā)產業(yè)化以來，它已在各個領域得到應用，尤其在航天、航空、 微電子和軍工領域應用更多。由于聚酰亞胺一般不溶于有機溶劑，所以，通常用溶解性良好的前軀體聚酰胺酸來進行加工，然后再進行脫水閉環(huán)的亞胺化處理獲得聚酰亞胺。但是，聚酰胺酸對水份較為敏感，不能長期儲存；且亞胺化后的聚酰亞胺表現為不溶不熔的特點，這些都在某些程度上限制了它的應用。另一方面，隨著微電子科技的發(fā)展，電子元器件的“輕、 薄、短、小”化發(fā)展對材料提出了更高的要求，相比無機材料，高性能聚酰亞胺材料由于其低成本、輕質高強、優(yōu)良的成膜性、優(yōu)異的綜合性能以及結構柔韌性、可三維堆集等優(yōu)點，在現代微電子領域顯示出突出的應用前景；特別是其具有優(yōu)異的結構可設計性，可通過共聚單體的結構設計，引入功能性基團，賦予聚酰亞胺一定的光電性能，因此，開發(fā)具有良好加工性能的新型高性能、功能化聚酰亞胺逐漸成為聚酰亞胺研究的重要組成部分和研究方向。到目前為止，解決聚酰亞胺可溶性的途徑主要有三種(1)采用含氟單體來合成含氟聚酰亞胺；(2)采用具有大空間位阻基團的單體合成聚酰亞胺，破壞主鏈的剛直鏈結構和分子間的相互作用力；(3)采用脂環(huán)族單體合成半芳香族或非芳香族聚酰亞胺。第一種方法由于含氟單體價格高，所以限制了應用面；第三種方法品種少，價格也貴，耐熱性有所降低；第二種方法單體易得，價格適中，制品性能可達到預期目標，因此目前被普遍采用。 如專利 CN200910216217. 5.CN200910049450. 9、CN02111080. 8 等。然而，所涉及到的二胺單體都不具備大共軛的空間結構，并且沒有聚集誘導發(fā)光的性能。功能化聚酰亞胺的研究近幾年開始得到人們的重視。國內四川大學顧宜教授課題組較早開展聚酰亞胺側鏈功能化的研究(如專利CN1218999C、CN1164715C等)，制備可加工性強、高強、高模、高尺寸穩(wěn)定性的聚酰亞胺薄膜。最近兩年基于含三苯胺結構的可溶性功能化聚酰亞胺由于其所具有的獨特電阻開關效應，在聚合物存儲材料的應用中顯示出誘人的應用前景，引起了這一領域研究人員的重視，然而，功能聚酰亞胺的開發(fā)研究仍處于起步階段，品種較為單一，其功能也有待進一步深入開發(fā)。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺，其具有優(yōu)越可溶解性、熱穩(wěn)定性、優(yōu)異力學性能和光致發(fā)光等性能。本發(fā)明的另一目的在于提供上述基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的制備方法， 其工藝簡單且多樣，條件要求低，適于工業(yè)生產。
本發(fā)明還有一個目的在于提供上述基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的應用，應用于光致發(fā)光產品制備。本發(fā)明的目的是這樣實現的一種基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺，其結構通式為
權利要求
1. 一種基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺，其分子結構通式如下所示
2.根據權利要求1所述的基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺，其特征在于所述的X 選自以下結構通式中的一種或一種以上
3.根據權利要求1或2所述的基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺，其特征在于所述的聚酰亞胺為粉體材料或薄膜材料。
4.根據權利要求1或2所述的基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的制備方法，其特征在于氬氣氣氛中，將含Y結構的二胺與含X結構的二酐按摩爾比為1 (0.9 1.1)溶在極性非質子有機溶劑中，在-10 40°C攪拌反應0. 5 72h，得到聚酰胺酸溶液，然后進行酰亞胺化得到可溶性的聚酰亞胺材料。
5.根據權利要求4所述的基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的制備方法，其特征在于含Y結構的二胺與含X結構的二酐總質量占反應物料總質量的2 50%。
6.根據權利要求4所述的含芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的制備方法，其特征在于 所述極性非質子有機溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、二甲基砜、環(huán)丁砜、1，4_ 二氧六環(huán)、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、間甲酚、四氫呋喃中的一種或兩種以上的混合物。
7.根據權利要求4所述的基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的制備方法，其特征在于所述的聚酰胺酸溶液通過熱酰亞胺化法或化學酰亞胺化法進行酰亞胺化。
8.根據權利要求7所述基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的制備方法，其特征在于所述熱酰亞胺化法的步驟為將聚酰胺酸溶液刮涂在潔凈的玻璃板上，再將玻璃板置于烘箱中，程序升溫進行熱酰亞胺化，優(yōu)選的程序升溫程序為先室溫升溫至50 180°C后恒溫，整個過程10-240分鐘；然后再升溫至180 250°C后恒溫，整個過程10-240分鐘；最后升溫至250°C 380°C后恒溫，整個過程10-360分鐘；冷卻后即得到聚酰亞胺膜。
9.根據權利要求7所述的基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺的制備方法，其特征在于所述化學酰亞胺化法的步驟為在聚酰胺酸溶液中加入脫水劑，在升溫攪拌后，加熱至 50 200°C繼續(xù)攪拌0. 5 72h，冷卻至室溫后倒入甲醇或丙酮中得到聚酰亞胺沉淀，過濾干燥，即得到聚酰亞胺粉體；將聚酰亞胺粉體溶于N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N，N-二甲基乙酰胺、N, N-二甲基甲酰胺、間甲酚或四氫呋喃中，加熱至完全溶解后，將聚酰亞胺溶液刮涂在潔凈的玻璃板上，70 300°C干燥去除溶劑，冷卻后即得到聚酰亞胺膜。
10.根據權利要求1或2所述的基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺，應用于制備光致發(fā)光廣品。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種基于芴結構的可溶性功能聚酰亞胺及其制備方法和應用。該類聚酰亞胺材料采用具有非平面大共軛結構的含芴芳香二胺與各種四酸二酐為原料，反應得到聚酰胺酸溶液，然后進行酰亞胺化得到可溶性的聚酰亞胺材料。本發(fā)明的聚酰亞胺材料具有優(yōu)越可溶解性，可溶于NMP、DMSO、DMAc、DMF、m-Cresol、THF等常規(guī)有機溶劑，而且具有較高的玻璃化轉變溫度、熱穩(wěn)定性和光致發(fā)光等性能。本發(fā)明的合成方法工藝簡單、多樣，因而適于工業(yè)生產；本發(fā)明所公開的聚酰亞胺可應用于制備光致發(fā)光產品，廣泛應用于電子、微電子、信息、發(fā)光材料以及航空航天等高新技術產業(yè)領域。
文檔編號C08J5/18GK102352039SQ20111020734
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權日2011年7月22日
發(fā)明者蘭麒, 劉亦武, 劉四委, 張藝, 池振國, 秦澤鑫, 許家瑞, 陳亮輝 申請人:中山大學