本申請涉及新材料，更具體地說，它涉及一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法。

背景技術：

1、聚苯并咪唑樹脂是一種高性能工程樹脂，由于其具有極高的機械性能，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，被廣泛應用于航空航天、汽車制造和電子電器等領域。

2、合成聚苯并咪唑樹脂的方法主要有熔融縮聚法、溶液縮聚法、母體合成法和親核取代法，其中，溶液縮聚法以其具有更簡單的合成工藝、更低的反應條件和更簡單的提純技術而受到人們的廣泛關注。

3、然而，現(xiàn)在技術中，通過溶液縮聚法制備得到的聚苯并咪唑樹脂的結構通常過于剛性，分子鏈緊密堆積，加工困難，導致制備得到的聚苯并咪唑樹脂不僅酸負載水平低，而且熱穩(wěn)定性差。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術中提及的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法。

2、一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，包括以下步驟：

3、步驟s1、準備以下重量份原料：3-5份3，3'-二氨基聯(lián)苯胺、7.8-12.9份功能化二羧酸、500-700份多聚磷酸、28-32份去離子水和220-240份ph調(diào)節(jié)劑；

4、步驟s2、合成聚苯并咪唑樹脂：將3，3'-二氨基聯(lián)苯胺和功能化二羧酸加入多聚磷酸中，攪拌均勻，氮氣保護下，梯度升溫至195-215℃，繼續(xù)攪拌反應18-22h，反應結束后，加入去離子水，過濾，加入ph調(diào)節(jié)劑，過濾，洗滌，干燥，得聚苯并咪唑樹脂。

5、優(yōu)選的，所述ph調(diào)節(jié)劑為質(zhì)量分數(shù)為10-20%的氨水溶液。

6、優(yōu)選的，所述功能化二羧酸由以下步驟制得：

7、步驟a1、將6-氨基吡啶-2-羧酸超聲分散于無水dmf中，邊攪拌邊升溫至55-65℃，再加入三乙胺和甲苯，滴加環(huán)氧氯丙烷，控制在10min內(nèi)滴完，滴畢，攪拌反應3-4h，反應結束后，過濾，旋蒸，旋蒸產(chǎn)物置于丙酮中溶解，過濾，濾液旋蒸，洗滌干燥得到環(huán)氧基單體，其中，6-氨基吡啶-2-羧酸、無水dmf、三乙胺、甲苯、環(huán)氧氯丙烷和丙酮的質(zhì)量比為23-35：550-640：2.6-3.4：10-14：18-24：16-20，在上述反應過程中，以無水dmf為溶劑，三乙胺為催化劑，甲苯為脫水劑，6-氨基吡啶-2-羧酸上的氨基與環(huán)氧氯丙烷上的氯原子發(fā)生親核取代反應，得到環(huán)氧基單體；

8、該環(huán)氧基單體的結構簡式如下所示：

9、

10、步驟a2、將環(huán)氧基單體加入無水dmf中，升溫至52-56℃，攪拌均勻，邊攪拌邊滴加癸二酸、三丁胺和異丙醇的混合液a，控制在30min內(nèi)滴完，滴畢，升溫至74-80℃，繼續(xù)攪拌反應6-10h，調(diào)節(jié)ph至中性，旋蒸，洗滌干燥得酯化單體，其中，環(huán)氧基單體、無水dmf和混合液a的質(zhì)量比為3-5：65-75：16，混合液a中，癸二酸、三丁胺和異丙醇的質(zhì)量比為3.6-6.2：0.06-0.10：12-14，在上述反應過程中，以無水dmf為溶劑，環(huán)氧基單體上的環(huán)氧基與癸二酸發(fā)生開環(huán)酯化反應，得酯化單體，在上述反應過程中，控制癸二酸的物質(zhì)的量略高于環(huán)氧基單體，使得其上的環(huán)氧基被充分消耗掉；

11、該酯化單體的結構簡式如下所示：

12、

13、步驟a3、將酯化單體、1-氯甲基-3-三氟甲基苯、三乙胺和無水甲苯加入無水dmf中，攪拌均勻，氮氣保護下，升溫至回流，攪拌反應6-8h，反應結束后，過濾，旋蒸，旋蒸產(chǎn)物置于丙酮中溶解，過濾，濾液旋蒸，洗滌，干燥，得功能化二羧酸，其中，酯化單體、1-氯甲基-3-三氟甲基苯、三乙胺、無水甲苯、無水dmf和丙酮的質(zhì)量比為5-7：2.5-3.5：0.12-0.16：8-12：80-90：36-42，在上述反應過程中，以無水dmf為溶劑，三乙胺為縛酸劑，甲苯為脫水劑，酯化單體上的羥基與1-氯甲基-3-三氟甲基苯上的活性氯原子發(fā)生親核取代反應，得功能化二羧酸。該功能化二羧酸的結構簡式如下所示：

14、

15、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、為了提高制備得到的聚苯并咪唑樹脂的酸負載水平，同時降低其玻璃化轉變溫度，提高其可加工性，本申請加入了功能化二羧酸，功能化二羧酸中含有吡啶環(huán)、氨基、苯環(huán)、柔性長鏈烷烴結構、醚鍵和三氟甲基，吡啶環(huán)和氨基的存在不僅自身具有極性和親水性，而且它還能與基料和溶劑間產(chǎn)生氫鍵作用，提高了聚苯并咪唑樹脂溶解度的同時提高了其酸負載水平，苯環(huán)具有空間位阻效應，能夠改變聚苯并咪唑樹脂分子的堆積方式和排列結構，減少分子間的相互作用力，進一步提高了聚苯并咪唑樹脂的酸負載水平，柔性長鏈烷烴結構和醚鍵的引入不僅改變了聚苯并咪唑樹脂分子間的相互作用力，使其更容易與多聚磷酸分子發(fā)生相互作用，提高了聚苯并咪唑樹脂分子的酸負載水平，而且其促進了聚苯并咪唑樹脂的鏈段運動，降低玻璃化轉變溫度，提高了聚苯并咪唑樹脂的可加工性能，三氟甲基基團的引入可以降低聚苯并咪唑樹脂分子的疏水性，進一步提高其酸負載水平，通過各基團的協(xié)同作用，提高了聚苯并咪唑樹脂的酸負載水平，提高了其可加工性。

技術特征：

1.一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，所述功能化二羧酸由以下步驟制成：

3.根據(jù)權利要求2所述的一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，所述步驟a1中，6-氨基吡啶-2-羧酸、無水dmf、三乙胺、甲苯、環(huán)氧氯丙烷和丙酮的質(zhì)量比為23-35：550-640：2.6-3.4：10-14：18-24：16-20。

4.根據(jù)權利要求2所述的一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，所述步驟a2中，環(huán)氧基單體、無水dmf和混合液a的質(zhì)量比為3-5：65-75：16。

5.根據(jù)權利要求2所述的一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，所述混合液a中，癸二酸、三丁胺和異丙醇的質(zhì)量比為3.6-6.2：0.06-0.10：12-14。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，所述步驟a3中，酯化單體、1-氯甲基-3-三氟甲基苯、三乙胺、無水甲苯、無水dmf和丙酮的質(zhì)量比為5-7：2.5-3.5：0.12-0.16：8-12：80-90：36-42。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，所述步驟s2中，梯度升溫的生物速率為39-43℃/h。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，其特征在于，所述ph調(diào)節(jié)劑為質(zhì)量分數(shù)為10-20%的氨水溶液。

技術總結
本申請涉及新材料技術領域，具體公開了一種聚苯并咪唑樹脂的合成制備方法，包括以下步驟：步驟S1、準備以下重量份原料：3?5份3，3'?二氨基聯(lián)苯胺、7.8?12.9份功能化二羧酸、500?700份多聚磷酸、28?32份去離子水和220?240份pH調(diào)節(jié)劑；步驟S2、合成聚苯并咪唑樹脂；本申請加入的功能化二羧酸中含有吡啶環(huán)、氨基、苯環(huán)、柔性長鏈烷烴結構、醚鍵和三氟甲基，吡啶環(huán)和氨基能與基料和溶劑間產(chǎn)生氫鍵作用，苯環(huán)具有空間位阻效應，長鏈烷烴結構和醚鍵能促進了聚苯并咪唑樹脂的鏈段運動，三氟甲基基團能提高聚苯并咪唑樹脂的親水性，通過各基團的協(xié)同作用，提高了聚苯并咪唑樹脂的酸負載水平，提高了其可加工性。

技術研發(fā)人員：梁國超,廖財俊,卞紅光
受保護的技術使用者：廣州瑞博新材料技術研究有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9