專利名稱：一種感濕聚酰亞胺及其制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚酰亞胺樹脂及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種感濕聚酰亞胺及其制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在氣象、環(huán)保、國防、航空、航天、航海、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、電子微電子等領(lǐng)域，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。對(duì)濕度的測(cè)量要比對(duì)溫度的測(cè)量復(fù)雜得多，這主要是因?yàn)闇囟仁莻€(gè)獨(dú)立的被測(cè)量，而濕度的測(cè)量由于空氣中水蒸氣分壓無法測(cè)量，因此，不得不根據(jù)物理和化學(xué)定律轉(zhuǎn)化為測(cè)量和濕度相關(guān)的二次參數(shù)再進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能求得濕度值。傳統(tǒng)的濕度測(cè)量工具主要有三種，即伸縮式濕度計(jì)、干濕球濕度計(jì)和露點(diǎn)計(jì)。傳統(tǒng)測(cè)量方法除靈敏度、準(zhǔn)確性和分辨率等特性較差外，難以與現(xiàn)代通訊記錄控制設(shè)備相連。這樣，濕度測(cè)量的任務(wù)的任務(wù)就落在濕度傳感器身上。具有高靈敏度、長期穩(wěn)定性好、測(cè)濕范圍寬等優(yōu)良性能的濕度傳感器和檢測(cè)裝置已成為當(dāng)今追逐的目標(biāo)。濕度傳感器的核心是感濕材料，感濕材料的性能決定著濕度傳感器的感濕特性。 感濕材料主要有電解質(zhì)類、半導(dǎo)體陶瓷類和高分子材料類。常用的感濕高分子材料主要有聚苯乙烯、醋酸纖維素、聚丙烯酸酯和聚酰亞胺等。聚酰亞胺是一類綜合性能非常優(yōu)異的高分子材料，具有特別優(yōu)異的耐熱性、耐低溫性、阻燃性、電氣性能和力學(xué)性能，被廣泛地應(yīng)用于電子微電子、航空航天、激光、光電等高科技領(lǐng)域。有關(guān)聚酰亞胺樹脂領(lǐng)域的研究開發(fā)工作已有不少報(bào)道中國發(fā)明專利CN1927908A公開了一種含酚羥基聚酰亞胺粉末的制備方法，其主要特征在于(1)摩爾比為1 1的含酚羥基芳香族二元胺化合物或含酚羥基芳香族二元胺與其它二元胺的混合物和芳香族二元酐在強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于 0°C 30°C下反應(yīng)3 12小時(shí)后，得到透明粘稠的聚羥基酰胺酸溶液，其中，強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑占整個(gè)反應(yīng)體系的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5% 30% ； (2)氮?dú)鈿夥罩?，加入共沸脫水劑?加熱升溫，于120°C 160°C的溫度范圍內(nèi)，回流共沸脫水亞胺化反應(yīng)5 18小時(shí)，冷卻至室溫，過濾，洗滌，真空干燥，得到含酚羥基聚酰亞胺粉末，其中，共沸脫水劑與強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑的體積比為0. 1 10 1。虞鑫海等人耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑的研制，粘接，2008，29 (12) 16_19公開了一種聚酰亞胺的制備方法，其主要特征在于以馬來酸酐(MA)為封端劑，以2，2-雙(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷(BAHPFP)、2，2-雙(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(BAPOPP)、 2，2_雙W-(3，4-二羧基苯氧基)苯基]丙烷二酐(BPADA)為主原料合成得到了含酚羥基的聚醚酰亞胺樹脂(HPEI)。中國發(fā)明專利CN10156(^98A公開了一種熱塑性含氟全芳型聚酰亞胺粉末及其制備方法，主要特征在于，在催化劑的作用下，摩爾比為1 0. 8 1. 2的含氟芳香族二元伯胺與芳香族二元酸酐在酚類溶劑中，與100°C 180°C的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)5-10小時(shí)后，趁熱倒入高速攪拌狀態(tài)下的沉析劑中，析出固體粉末，過濾、洗滌、浸泡、過濾、干燥，獲得熱塑性含氟全芳型聚酰亞胺粉末。中國發(fā)明專利CN101580637A公開了一種含脂環(huán)聚酰亞胺薄膜及其制備方法，主要特征在于室溫下，將脂環(huán)二元伯胺、芳香族二元伯胺溶解于強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑中， 攪拌呈均相溶液后，加入芳香族二元酸酐，攪拌，于室溫下反應(yīng)1-3小時(shí)后，獲得均相、透明、粘稠狀的含脂環(huán)聚酰胺酸樹脂溶液；用強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑調(diào)節(jié)上述含脂環(huán)聚酰胺酸樹脂溶液的粘度，于流延機(jī)中成膜，加熱升溫，進(jìn)行脫水熱亞胺化反應(yīng)，冷卻，脫膜，獲得均相透明的含脂環(huán)聚酰亞胺薄膜。中國發(fā)明專利CN101597428A公開了一種全芳型含氟無色透明聚酰亞胺薄膜及其制備方法，主要特征在于將含氟芳香族二元伯胺和強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑加入聚合瓶中， 室溫下攪拌，完全溶解后，冰水浴冷卻至5°C以下，加入芳香族二元酸酐，攪拌，于5°C -IO0C 的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)3小時(shí)后，獲得均相、透明、粘稠狀的含氟芳香族聚酰胺酸樹脂溶液；用強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑調(diào)節(jié)上述含氟芳香族聚酰胺酸樹脂溶液的粘度，于流延機(jī)中成膜， 加熱升溫，進(jìn)行脫水熱亞胺化反應(yīng)，冷卻，脫膜，獲得全芳型含氟無色透明聚酰亞胺薄膜。中國發(fā)明專利CN101585923A公開了一種高可見光透過性聚酰亞胺薄膜及其制備方法，主要特征在于在室溫下，將二元伯胺溶解于強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑體系中，冰水浴冷卻至5°C -10°C的溫度范圍內(nèi)，加入芳香族二元酸酐，攪拌，于5°C-10°C的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)4-10小時(shí)后，獲得均相、透明、粘稠狀的聚酰胺酸樹脂溶液；調(diào)節(jié)該聚酰胺酸樹脂溶液的粘度，于流延機(jī)中成膜，熱亞胺化，獲得均相透明的聚酰亞胺薄膜。但以上均不是具有感濕性能的聚酰亞胺薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種感濕聚酰亞胺及其制備和應(yīng)用，該聚酰亞胺采用的原料樹脂分子量容易控制，分子結(jié)構(gòu)也容易調(diào)整，有利于制備理想性能的感濕聚酰亞胺功能材料，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種感濕聚酰亞胺，包括馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物以及有機(jī)溶劑；其中，馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物的重量比為1 0. 1-0. 2 0. 4-0. 8 ；其中，馬來酰亞胺基聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)式如下
CO (^OCO CO
CH=CH^H=CH其中η為大于1小于20的自然數(shù)；氨端基酰亞胺齊聚物的分子結(jié)構(gòu)式如下
權(quán)利要求
1. 一種感濕聚酰亞胺，其特征在于包括馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物以及有機(jī)溶劑；其中，馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物的重量比為1 0. 1-0. 2 0. 4-0. 8 ； 其中，馬來酰亞胺基聚酰亞胺的分子結(jié)構(gòu)式如下CO (JO CH=CH其中η為大于1小于20的自然數(shù)；氨端基酰亞胺齊聚物的分子結(jié)構(gòu)式如下/OC-^oc-
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種感濕聚酰亞胺，其特征在于所述雙馬來酰亞胺為4， 4’ -雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、3，3’ - 二甲基_4，4’ -雙馬來酰亞胺基二苯甲烷、4，4’ -雙馬來酰亞胺基二苯醚、1，3-雙馬來酰亞胺基苯、1，4-雙馬來酰亞胺基苯、4，4’-雙馬來酰亞胺基二苯砜、3，3’ -雙馬來酰亞胺基二苯砜、2，2-雙馬來酰亞胺基苯氧基)苯基] 丙烷、2，2-雙馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、4，4’ -雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)二苯砜、4，4’ -雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)二苯甲烷、4，4’ -雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)聯(lián)苯、4，4’ -雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)二苯醚、1，3_雙(3-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、1，3_雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、1，4_雙(3-馬來酰亞胺基苯氧基) 苯、1，4_雙(4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、2，2_雙三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]丙烷、2，2_雙W-(2-三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、 4，4，-雙(2-三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)二苯砜、4，4，-雙(2-三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)二苯甲烷、4，4’_雙(2-三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)聯(lián)苯、4， 4’ -雙(2-三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)二苯醚、1，3_雙(2-三氟甲基-3-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、1，3_雙(2-三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、1，4_雙(2-三氟甲基-3-馬來酰亞胺基苯氧基)苯、1，4_雙(2-三氟甲基-4-馬來酰亞胺基苯氧基)苯中的--種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種感濕聚酰亞胺，其特征在于所述有機(jī)溶劑為氯仿、-氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、Y-丁內(nèi)酯、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-乙基-2-吡咯烷酮中的一種或幾種。
4. 一種感濕聚酰亞胺的制備方法，包括(1)將2，2_雙W-(2，4-二氨基苯氧基)苯基]丙烷和強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑室溫下混合，加入馬來酸酐，室溫下反應(yīng)0. 5 1小時(shí)后，加入3，3’，4，4’ -四羧基二苯醚二酐， 0°C _5°C下反應(yīng)2 3小時(shí)，獲得樹脂溶液；其中，2，2-雙W- (2，4- 二氨基苯氧基)苯基] 丙烷、馬來酸酐和3，3’，4，4’ -四羧基二苯醚二酐的摩爾比為1 :2:1;(2)向上述樹脂溶液中加入共沸脫水劑，共沸反應(yīng)6-8小時(shí)后，加入乙醇，將產(chǎn)物過濾， 洗滌，真空干燥，得馬來酰亞胺基聚酰亞胺；其中，共沸脫水劑與強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑的體積比為0.5 1 ；(3)將4，4’_二氨基二苯醚和強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑室溫下混合，加入3，3’，4，4’_四羧基聯(lián)苯二酐，0°C _5°C下反應(yīng)0. 5 1小時(shí)，加入對(duì)苯二胺，繼續(xù)反應(yīng)1 2小時(shí)后，獲得均相透明溶液；其中，4，4’ - 二氨基二苯醚、3，3’，4，4’ -四羧基聯(lián)苯二酐和對(duì)苯二胺的摩爾比為1 2 2；(4)向上述溶液中加入共沸脫水劑，氮?dú)鈿夥障鹿卜蟹磻?yīng)5 7小時(shí)后，加入乙醇，將產(chǎn)物過濾，洗滌，真空干燥，得氨端基酰亞胺齊聚物；其中，其中，共沸脫水劑與強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑的體積比為0.5 1 ；(5)將馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物按重量比 1 0.1-0.2 0.4-0. 8分別溶解于有機(jī)溶劑中進(jìn)行混合，得感濕聚酰亞胺溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種感濕聚酰亞胺的制備方法，其特征在于所述步驟(1) 和(3)中的強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-乙基-2-吡咯烷酮中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種感濕聚酰亞胺的制備方法，其特征在于所述步驟(2) 和中的共沸脫水劑為苯、甲苯、乙苯、二甲苯、一氯代苯、鄰二氯苯中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種感濕聚酰亞胺的制備方法，其特征在于所述步驟(5) 中的感濕聚酰亞胺溶液的固含量為12% -20%。
8.一種感濕聚酰亞胺的應(yīng)用，其特征在于感濕聚酰亞胺的應(yīng)用工藝為在硅基片上真空蒸鍍下電極，JP-6導(dǎo)電膠引下電極引線，再旋轉(zhuǎn)涂覆感濕聚酰亞胺溶液，60°C下真空脫溶劑，氮?dú)鈿夥障绿荻壬郎刂?50°C固化成膜，真空蒸鍍上電極，劃片，篩選，表面修飾，JP-6導(dǎo)電膠引上電極引線，得到感濕聚酰亞胺濕敏電容。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種感濕聚酰亞胺的應(yīng)用，其特征在于所述梯度升溫工藝參數(shù)為從60°C升溫至100°C，保持1小時(shí)；繼續(xù)升溫至120°C，保持1小時(shí)；繼續(xù)升溫至 150°C，保持1小時(shí)；繼續(xù)升溫至200°C，保持0. 5小時(shí)；繼續(xù)升溫至250°C，保持0. 5小時(shí)，停止加熱，自然冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種感濕聚酰亞胺及其制備和應(yīng)用，包括馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物以及有機(jī)溶劑；其中，馬來酰亞胺基聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物的重量比為1∶0.1-0.2∶0.4-0.8。制備方法包括分別制備馬來酰亞胺基聚酰亞胺和氨端基酰亞胺齊聚物，再與雙馬來酰亞胺進(jìn)行共聚即得。本發(fā)明采用的原料樹脂分子量容易控制，分子結(jié)構(gòu)也容易調(diào)整，有利于制備理想性能的感濕聚酰亞胺功能材料；工藝簡單、成本低、環(huán)境友好、可以在通用設(shè)備中完成制備過程，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01G4/002GK102432878SQ20111025951
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月5日
發(fā)明者虞鑫海, 許梅芳, 陳芳 申請(qǐng)人:上海睿兔電子材料有限公司, 東華大學(xué)