Page 105 - 《精细化工》2022年第4期

第 39 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.39, No.4
2022 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2022

催化与分离提纯技术
尿素-氯化胆碱低共熔溶剂催化聚酰胺酸亚胺化

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冯树波 ，杨 帅 ，杨依依 ，孟祥浩 ，武金亮 ，张 科
（1. 河北科技大学 化学与制药工程学院，河北 石家庄 050018；2. 石家庄昊普科技有限公司，河北 石
家庄 052160）
摘要：该文报道了以均苯四甲酸二酐（PMDA）和 4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为单体制备聚酰亚胺（PI）的清洁过
程。首先，在 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中获得聚酰胺酸（PAA）；然后，以尿素-氯化胆碱低共熔溶剂（DES）
为催化剂，乙酸酐为脱水剂，协同实现 PAA 亚胺化。所得产物 PI 可通过简单过滤分离。用 FTIR、TGA-DSC
和元素分析对 PAA 和 PI 的结构进行了表征。考察了反应时间、反应温度、DES 催化剂与脱水剂用量对 PAA 亚
胺化反应的影响。得到亚胺化最佳反应条件为：温度 80 ℃，DES 与乙酸酐体积比 1∶2、PAA 与 DES 物质的量
比 1∶2。红外表征结果证实了亚胺键的生成。此外，DES 和 DMF 可重复使用，反应过程绿色，不使用有毒有
害的吡啶、咪唑和喹啉类催化剂。
关键词：尿素-氯化胆碱低共熔溶剂；聚酰胺酸；化学亚胺化；催化脱水；聚酰亚胺；催化技术
中图分类号：TQ426；TQ323.7 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 04-0741-06

Imidization of polyamide acid catalyzed by urea-choline

chloride deep-eutectic solvent

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FENG Shubo , YANG Shuai , YANG Yiyi , MENG Xianghao , WU Jinliang , ZHANG Ke
(1. School of Chemical and Pharmaceutical Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang
050018, Hebei, China; 2. Shijiazhuang Hope High-Technology Co. Ltd., Shijiazhuang 052160, Hebei, China)
Abstract: A green process of the synthesis of polyimide (PI) from phthalic anhydride (PMDA) and
4,4′-diaminodiphenyl ether (ODA) was reported. Firstly, polyamic acid (PAA) was formed in
N,N-dimethylformamide (DMF). Then, imidization of PAA was realized using urea-choline chloride deep
eutectic solvent (DES) as catalyst and acetic anhydride as dehydrator. The obtained PI could be isolated by
a simple and direct filtration. PAA and PI were characterized by FTIR, TGA-DSC and element analysis.
The effects of reaction temperature, reaction time, DES catalyst dosage and acetic anhydride dosage on
imidization of PAA were investigated. The optimal conditions for the synthesis of PI were obtained as
follows: temperature of 80 ℃, volume ratio of DES to acetic anhydride 1∶2, molar ratio of PAA to DES
1∶2. The result of FTIR confirmed the formation of imine bonds. In addition, DES and DMF could be
reused. This process was green and did not use toxic and harmful pyridine imidazole and quinoline catalyst.
Key words: urea-choline chloride deep eutectic solvent; polyamic acid; chemical imidization; catalytic
dehydration; polyimide; catalysis technology

主链上含有酰亚胺环的聚酰亚胺（PI）是综合 其在绝缘材料和结构材料方面的应用不断扩大。目
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性能较佳的有机高分子材料，被广泛用于航空航天、 前，PI 已被制作成薄膜 、树脂基复合材料 、耐
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机械和电子电器等领域，是一种性能优良的特种工 高温泡沫塑料 、挠性印制电路板 、耐热和高强度
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程塑料 。PI 在–269~300 ℃内具有优良的机械、介 纤维 等，应用领域越来越广 [7-11] 。
电、耐辐射、耐腐蚀和耐烧蚀等性能，这些优点使 PI 典型结构式如下：

收稿日期：2021-09-30; 定用日期：2022-01-19; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210999
基金项目：中央引导地方科技发展资金项目（206Z1403G）
作者简介： 冯树波（1963—），男，教授，E-mail：fengsb@263.net。联系人：张 科（1982—），男，高级工程师，E-mail：zhangek820815@163.com。