一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及聚酰亚胺超疏水领域，且公开了一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，含酚羟基的2,2‑双(3‑氨基‑4‑羟基苯基)六氟丙烷与二酐单体共聚和热亚胺化处理，得到含有羟基的聚酰亚胺，羟基与2‑溴异丁酰溴反应，得到2‑溴异丁酰酯化聚酰亚胺，以其作为大分子引发剂，溴原子作为引发活性中心，通过原子转移自由基聚合法，引发烯基纳米SiO

【技术实现步骤摘要】
一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料及其制法
本专利技术涉及聚酰亚胺超疏水领域，具体为一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料及其制法。
技术介绍
润湿性是固体表面的一种重要的物理化学性质，润湿性受化学成分和表面几何微观结构的影响，润湿性常用液体在固体表面的接触角来表征，当水接触角在0-90°之间时，固体表面表现为亲水性，当水接触角超过150°时，表现出超疏水性，超疏水材料是一种新型的功能性材料，具有特殊的自清洁型、防水防雨水、抗污防腐等特点，具有广阔的应用前景。聚酰亚胺主链上含有酰亚胺环重复单元的的一类高性能聚合物，具有良好的良好的耐热性能、机械性能和化学稳定性能，产品主要有聚酰亚胺薄膜、涂料、纤维、塑料、胶黏剂等，在分离膜、微电子、航空航天等领域应用广泛，但是传统的聚酰亚胺材料不具有超疏水性能，为了进一步提高聚酰亚胺的性能，拓展应用领域，目前对于聚酰亚胺的改性方法主要有结构改性、共混改性、共聚改性、填充改性等。原子转移自由基聚合反应是实现活性聚合的一种有效的途径，可以合成分子量可控、分子量分布窄的聚合物，实现多种单体的活性可控自由基聚合，是一种新型高效的高分子有机聚合反应方法，(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料及其制法，解决了传统的聚酰亚胺材料不具有超疏水的性能。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，所述基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，体积比为1:30-50，加入纳米SiO2，超声分散均匀后加入乙烯基硅烷偶联剂，在80-100℃下，匀速搅拌反应6-12h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥，制备得到烯基纳米SiO2。(2)在氩气氛围中，向反应瓶中加入N-甲基吡咯烷酮溶剂、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和二酐单体，置于恒温油浴仪，在20-40℃下反应12-24h，再加入催化剂吡啶和脱水剂乙酸酐，升温至100-120℃，匀速搅拌反应4-10h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量的沉淀析出，过滤掉溶剂、使用蒸馏水洗涤并干燥，再通过热亚胺化处理，制备得到含羟基聚酰亚胺。(3)向反应瓶中加入吡啶作为溶剂、含羟基聚酰亚胺，搅拌均匀后，缓慢滴加2-溴异丁酰溴，在-5至5℃下反应2-3h，升温至20-30℃，匀速搅拌反应10-20h，将溶液在冰水浴中冷却，加入甲醇溶剂直至有大量的沉淀析出，过滤掉溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，制备得到2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺。(4)在氩气氛围中，向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺、烯基纳米SiO2、全氟丙烯酸酯，超声分散均匀后加入促进剂2,2-联吡啶、催化剂氯化亚铜和助催化剂氯化铜，通过液氮急速冷冻-解冻处理3-5次，在55-75℃下反应10-20h，通过液氮急速冷冻，并在空气氛围中，加入蒸馏水溶剂猝灭反应，过滤掉溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥，制备得到基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料。优选的，所述步骤(1)中乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种，与纳米SiO2的质量比为10-30:100。优选的，所述步骤(2)中的二酐单体为3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐或均苯四甲酸酐或3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐中的任意一种，2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、二酐单体、吡啶和乙酸酐的质量比为100:60-90:220-300:500-600。优选的，所述恒温油浴仪包括油浴锅，油浴锅下方设置有恒温加热管，油浴锅内部两侧固定连接有螺杆，螺杆活动连接有导轮，导轮内部活动连接有支持杆，支撑杆活动连接有固定夹，固定夹活动连接有反应瓶。优选的，所述步骤(3)中的羟基聚酰亚胺和2-溴异丁酰溴的质量比为100:200-250。优选的，所述步骤(4)中丙烯酸十三氟辛酯或甲基丙烯酸-1H,1H-全氟代辛酯或全氟丙烯酸酯为全氟辛基乙基丙烯酸酯或全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯中的任意一种。优选的，所述步骤(4)中2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺、烯基纳米SiO2、全氟丙烯酸酯、2,2-联吡啶、氯化铜和氯化亚铜的质量比为100:5-15:2-8:25-35:10-15:0.65-1。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下实验原理和有益技术效果：该一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，以含有酚羟基的2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷作为二胺单体，与二酐单体共聚和热亚胺化处理，得到芳环含有羟基的聚酰亚胺，在吡啶体系中，羟基与2-溴异丁酰溴的酰溴基团进行取代反应，得到2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺，以2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺作为大分子引发剂，溴原子作为引发活性中心，通过原子转移自由基聚合法，引发烯基纳米SiO2和全氟丙烯酸酯的烯基在聚酰亚胺分子链上进行自由基共聚。该一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，聚酰亚胺中2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷含有-CF3基团，全氟丙烯酸酯含有丰富的C-F键，可以显著降低聚酰亚胺材料的表面能，而纳米SiO2通过化学键修饰均匀修饰在聚酰亚胺的表面，改善了纳米SiO2在聚酰亚胺中的分散性，并且形成一层均匀的高粗糙度的纳米乳突状结构，在协同作用下赋予了聚酰亚胺特殊的超疏水性能。附图说明图1是恒温油浴仪正面示意图；图2是恒温加热管俯视示意图；图3是螺杆结构示意图；图4是导轮调节示意图。1-恒温油浴仪；2-油浴锅；3-恒温加热管；4-螺杆；5-导轮；6-支持杆；7-固定夹；8-反应瓶。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，体积比为1:30-50，加入纳米SiO2，超声分散均匀后加入乙烯基硅烷偶联剂，乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷中的任意一种，与纳米SiO2的质量比为10-30:100，在80-100℃下，匀速搅拌反应6-12h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥，制备得到烯基纳米SiO2。(2)在氩气氛围中，向反应瓶中加入N-甲基吡咯烷酮溶剂、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和二酐单体，其中二酐单体为3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐或均苯四甲酸酐或3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐中的任意一种，置于恒温油浴仪，恒温油浴仪包括油浴锅，油浴锅下方设置有恒温加热管，油浴锅内部两侧固定连接有螺杆，螺杆活动连接有导轮，导轮内部活动连接有支持杆，支撑杆活动连接有固定夹，固定夹活动连接有反应瓶，在20-40℃下反应12-24h，再加入催化剂吡啶和脱水剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，其特征在于：所述基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料制备方法包括以下步骤：/n(1)向体积比为1:30-50的蒸馏水和乙醇混合溶剂中加入纳米SiO

【技术特征摘要】
1.一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，其特征在于：所述基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料制备方法包括以下步骤：
(1)向体积比为1:30-50的蒸馏水和乙醇混合溶剂中加入纳米SiO2，超声分散均匀后加入乙烯基硅烷偶联剂，在80-100℃下，搅拌反应6-12h，过滤、洗涤并干燥，制备得到烯基纳米SiO2；
(2)在氩气氛围中，向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和二酐单体，置于恒温油浴仪，在20-40℃下反应12-24h，再加入催化剂吡啶和脱水剂乙酸酐，升温至100-120℃，反应4-10h，冷却、沉淀、过滤、洗涤并干燥，再通过热亚胺化处理，制备得到含羟基聚酰亚胺；
(3)向吡啶溶剂中加入含羟基聚酰亚胺，搅拌均匀后，缓慢滴加2-溴异丁酰溴，在-5至5℃下反应2-3h，升温至20-30℃，匀速搅拌反应10-20h，将溶液在冰水浴中冷却，加入甲醇溶剂直至有大量的沉淀析出，过滤掉溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，制备得到2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺；
(4)在氩气氛围中，向反应瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺、烯基纳米SiO2、全氟丙烯酸酯，超声分散均匀后加入促进剂2,2-联吡啶、催化剂氯化亚铜和助催化剂氯化铜，通过液氮急速冷冻-解冻处理3-5次，在55-75℃下反应10-20h，通过液氮急速冷冻，并在空气氛围中，加入蒸馏水溶剂猝灭反应，过滤、洗涤并干燥，制备得到基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料。


2.根据权利要求1所述的一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，其特征在于：所述步骤(1)中乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯程程，
申请(专利权)人：安徽晟源环保新型材料有限公司宿马分公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34