[發明專利]一種耐空間原子氧、光學透明的熱固性形狀記憶聚酰亞胺及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110454005.1
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113136032B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 楊增輝;張耀明;陶立明;張新瑞;王齊華;王廷梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08K3/36;C08L79/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種耐空間原子氧、光學透明的熱固性形狀記憶聚酰亞胺及其制備方法和應用，涉及高性能功能材料技術領域。本發明通過原位縮聚法合成酐封端聚酰胺酸溶液，然后將含磷的三胺交聯劑與酐封端聚酰胺酸溶液混合，交聯聚酰胺酸后涂覆到基底上去除溶劑后，進一步發生熱亞胺化反應，獲得耐空間原子氧、光學透明的熱固性形狀記憶聚酰亞胺。本發明制備的熱固性形狀記憶聚酰亞胺具有優異形狀記憶性能的同時具備光學透明的性能，并且能夠在原子氧輻照下形成鈍化層，保護內部材料不受原子氧進一步侵蝕。

技術領域

本發明涉及高性能功能材料技術領域，具體涉及一種耐空間原子氧、光學透明的熱固性形狀記憶聚酰亞胺及其制備方法和應用。

背景技術

形狀記憶聚酰亞胺作為一種高玻璃化轉變溫度、高機械強度、優異熱穩定性的高性能形狀記憶聚合物，可以作為功能性的器件在空間可展開結構、高溫驅動器、可變形光學器件等方面發揮重要作用。尤其是光學透明的形狀記憶聚酰亞胺有望作為柔性透明基底，替代ITO玻璃，在空間柔性可穿戴和柔性顯示設備廣泛應用。

中國專利CN104004188A、CN105542205B和CN108456309A公開了熱、電、可加工等性能的高溫形狀記憶聚酰亞胺，盡管報道的聚酰亞胺材料獲得了高的玻璃化轉變溫度和優異的形狀記憶性能，但是均具有一定程度的顏色，無法滿足光學器件的應用要求。

中國專利CN109825079A公開了一種淺色透明耐高溫形狀記憶聚酰亞胺薄膜材料及其制備方法；中國專利CN108587164A公開了一種色彩可調節的形狀記憶聚酰亞胺及其制備方法。然而，報道的光學透明的聚酰亞胺均沒有耐受空間原子氧的性能，極易在低地球軌道中受原子氧的侵蝕而發生性能衰減或失效；且上述聚酰亞胺都是熱塑性聚酰亞胺，耐蠕變等性能相對熱固性聚酰亞胺較弱。

因此，在保持光學透明的同時提高形狀記憶聚酰亞胺耐原子氧、耐蠕變等能力對于滿足空間用光學器件的應用需求和高可靠使用具有重要的意義，目前尚沒有耐空間原子氧、光學透明形狀記憶聚酰亞胺材料的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種耐空間原子氧、光學透明的熱固性形狀記憶聚酰亞胺及其制備方法和應用，本發明制備的熱固性形狀記憶聚酰亞胺具有優異形狀記憶性能的同時具備光學透明的性能，并且能夠在原子氧輻照下形成鈍化層，保護內部材料不受原子氧進一步侵蝕。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種耐空間原子氧、光學透明的熱固性形狀記憶聚酰亞胺的制備方法，包括以下步驟：

將疏水性二氧化硅納米顆粒和有機溶劑混合，得到二氧化硅分散液；

將所述二氧化硅分散液和二胺單體混合，得到二胺溶液；

將所述二胺溶液和二酐單體混合，進行縮聚反應，得到酐封端聚酰胺酸溶液；

將所述酐封端聚酰胺酸溶液和含磷的三胺交聯劑混合，進行交聯反應，得到交聯的聚酰胺酸溶液；

在基底上涂覆所述交聯的聚酰胺酸溶液，加熱去除有機溶劑，之后進行熱亞胺化反應，得到熱固性形狀記憶聚酰亞胺。

優選地，所述疏水性二氧化硅納米顆粒的粒徑為10～100nm。

優選地，所述二胺單體為4,4'-二氨基-2,2'-雙三氟甲基聯苯、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2'-雙[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷和4,4'-二氨基二苯醚中的一種或幾種；

所述二酐單體為4,4'-(4,4'-異丙基二苯氧基)雙(鄰苯二甲酸酐)和/或4,4'-(六氟異丙烯)二酞酸酐。

優選地，所述二胺單體和二酐單體的摩爾比為0.9:1～0.99:1。

優選地，所述縮聚反應在室溫條件下進行，所述縮聚反應的時間為8～24h。