[發(fā)明專利]一種多孔聚酰亞胺墨水及其制備方法以及一種直書寫3D打印制備多孔聚酰亞胺的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010004572.2
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111154336B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉龍;楊昌;郭玉雄;秦世玉;姬忠瑩;秦紅玲;周峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
• 主分類號: C09D11/30
• 分類號: C09D11/30;C09D11/36;C10M149/14;C10N30/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉瀟

本發(fā)明提供了一種多孔聚酰亞胺墨水及其制備方法以及一種直書寫3D打印制備多孔聚酰亞胺的方法，涉及3D打印技術(shù)與多孔聚合物材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明提供的多孔聚酰亞胺墨水的組成成分包括聚酰胺酸、有機(jī)溶劑和致孔劑。本發(fā)明制備的多孔聚酰亞胺墨水應(yīng)用于直書寫3D打印中，得到的打印制品成型性優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性良好，通過熱亞胺化和后處理得到的多孔聚酰亞胺孔徑均一、孔分布均勻、孔道相互貫通。本發(fā)明提供的制備多孔聚酰亞胺的方法與3D打印技術(shù)相結(jié)合，解決了傳統(tǒng)燒結(jié)法制備出的多孔聚酰亞胺孔隙難以控制和復(fù)雜多孔構(gòu)件成型難等問題，適應(yīng)極端工況和特殊條件下工作的多孔含油零部件3D打印成型。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)與多孔聚合物材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種多孔聚酰亞胺墨水及其制備方法以及一種直書寫3D打印制備多孔聚酰亞胺的方法。

背景技術(shù)

對于極端工況和特殊條件下工作的零部件，減小和控制摩擦磨損顯得尤為必要。高分子聚合物基復(fù)合材料因其摩擦系數(shù)低、耐磨性好、機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良等特點(diǎn)，成為越來越多研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。聚酰亞胺作為高分子聚合物中的一種，因其優(yōu)異的性能如耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、阻燃性、電絕緣性、機(jī)械性能和應(yīng)用形式的多樣性如粉體、墨水、清漆、粘接劑、復(fù)合材料等，受到人們廣泛關(guān)注，并被應(yīng)用在現(xiàn)代尖端技術(shù)領(lǐng)域，如航空航天、汽車制造、電路板印刷、微電子等領(lǐng)域，尤其是3D打印技術(shù)。3D打印，也稱增材制造或快速成型技術(shù)，起源于二十世紀(jì)七十年代末八十年代初，不同于傳統(tǒng)車、銑、刨、磨、鉆等減材制造方法制作周期長、工序復(fù)雜、產(chǎn)品報(bào)廢率高、需要大型設(shè)備和場地，最大特點(diǎn)是用數(shù)字化手段快速制造不同材質(zhì)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)制件，其工藝簡單、工藝過程節(jié)能省材，技術(shù)門檻低、產(chǎn)品精度高、適應(yīng)個(gè)性化定制，可應(yīng)用于高精尖的先進(jìn)制造領(lǐng)域。直書寫3D打印技術(shù)作為3D打印技術(shù)中的一種，該方法打印聚合物最基本的要求是聚合物材料具有固-液-固形態(tài)變化，即加工時(shí)具有一定流動性，成型后能快速通過凝固、聚合和固化等方式粘接為具有良好機(jī)械強(qiáng)度及設(shè)定功能的材料。

多孔聚酰亞胺因浸油后具有優(yōu)異的摩擦學(xué)和自潤滑性能，但該種材料一直存在加工困難的問題，往往用傳統(tǒng)模壓燒結(jié)法或前軀體涂布法制備出多孔聚酰亞胺模壓件或多孔聚酰亞胺薄膜。專利CN 107022802 A介紹了一種多孔聚酰亞胺纖維及其制備方法，通過聚酰胺酸溶液紡絲到含有水的凝固浴中固化，梯度熱亞胺化得到多孔聚酰亞胺纖維。專利CN110256717 A公開了一種多孔聚酰亞胺薄膜及其制備方法和應(yīng)用，將添加劑加入前軀體聚酰胺酸溶液中形成鑄膜液，固化之后經(jīng)熱亞胺化或化學(xué)亞胺化得到多孔聚酰亞胺薄膜。專利CN 110435064 A公開了一種多孔聚酰亞胺保持架材料及其制備方法，采用冷等靜壓成型和熱等靜壓限位燒結(jié)的方法制備出多孔聚酰亞胺材料。然而上述這些方法無法適應(yīng)復(fù)雜零部件制造，整體結(jié)構(gòu)的孔隙控制也并不理想。目前，尚沒有通過3D打印技術(shù)制備多孔聚酰亞胺的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種多孔聚酰亞胺墨水及其制備方法以及一種直書寫3D打印制備多孔聚酰亞胺的方法。本發(fā)明提供的多孔聚酰亞胺墨水可有效應(yīng)用于直書寫3D打印中，所得多孔聚酰亞胺成型性優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性良好、孔徑均一、孔道相互貫通、孔分布均勻；本發(fā)明提供的制備多孔聚酰亞胺的方法與3D打印技術(shù)相結(jié)合，能夠解決傳統(tǒng)燒結(jié)法制備出的多孔聚酰亞胺孔隙難以控制和復(fù)雜多孔構(gòu)件成型難等問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種多孔聚酰亞胺墨水，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：聚酰胺酸40～70份，有機(jī)溶劑30～70份，致孔劑0.1～30份，所述聚酰胺酸的數(shù)均分子量為5000～500000；所述致孔劑包括聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、二氧化硅、碳酸鈣、氯化鈉和發(fā)泡劑中的一種或多種；所述發(fā)泡劑包括有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑和/或無機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑。

優(yōu)選的，所述有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑包括二偶氮氨基苯、偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、偶氮二甲酸酯和尿素中的一種或多種；所述無機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑包括碳酸氫鈉、亞硝酸銨和硼氫化鈉中的一種或多種；