一種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]形狀記憶聚合物(shape memory polymers, SMP)是一類能夠記憶暫時(shí)形狀，在外界刺激下可恢復(fù)起始形狀的智能高分子材料。相對(duì)于形狀記憶金屬合金，SMP可逆應(yīng)變大、密度低、加工容易和形狀回復(fù)溫度便于控制等優(yōu)點(diǎn)，已在生物醫(yī)療、智能防治、可展開結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器裝置等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。聚酰亞胺(PI)具有熱穩(wěn)定性高、機(jī)械性能優(yōu)異，加工途徑多樣化等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于汽車、微電子、光電、航空航天等領(lǐng)域。形狀記憶聚酰亞胺在空間展開結(jié)構(gòu)、可變飛行器副翼、高溫傳感器和驅(qū)動(dòng)器等方面也有重要應(yīng)用價(jià)值。
[0003]形狀記憶聚酰亞胺成本較高，因此可循環(huán)使用形狀記憶聚酰亞胺對(duì)實(shí)際應(yīng)用而言具有很高的應(yīng)用價(jià)值，可節(jié)約大量的資金。目前尚無可循環(huán)使用形狀記憶聚酰亞胺的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有制備的形狀記憶聚酰亞胺成本高，制備的形狀記憶聚酰亞胺不能循環(huán)使用的問題，而提供一種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺及其制備方法。
[0005]—種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺由1，3-雙(3-氨基苯氧基)苯與雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物制備而成；所述的1，3_雙(3-氨基苯氧基)苯與雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物的摩爾比為1:1 ;所述的雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物中雙酚A型二醚二酐與4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的摩爾比為A:B，A的取值范圍為1彡A彡9，B的取值范圍為1彡B彡9。
[0006]—種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的制備方法是按以下步驟完成的:
[0007]—、將1，3_雙(3-氨基苯氧基)苯加入到非質(zhì)子極性溶劑中，再在干燥的氮?dú)鈿夥障聰嚢柚?，3-雙(3-氨基苯氧基)苯完全溶解，得到二胺溶液；
[0008]步驟一中所述的1，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的物質(zhì)的量與非質(zhì)子極性溶劑的體積比為 0.05mol: (80mL ?130mL)；
[0009]二、將雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物溶解在非質(zhì)子極性溶劑中，得到二酐溶液；
[0010]步驟二中所述的雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物中雙酚A型二醚二酐與4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的摩爾比為A:B，A的取值范圍為1彡A彡9，B的取值范圍為1彡B彡9 ;
[0011 ] 步驟二中所述的雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物的物質(zhì)的量與非質(zhì)子極性溶劑的體積比為0.05mol: (80mL?130mL);
[0012]三、將二酐溶液加入到二胺溶液中，再在氮?dú)鈿夥蘸蛿嚢杷俣葹?00r/min?400r/min的條件下攪拌反應(yīng)15h?20h，得到聚酰胺酸溶液；
[0013]步驟三中所述的二酐溶液中雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物與二胺溶液中1，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的摩爾比為1:1 ;
[0014]四、將聚酰胺酸溶液均勻涂覆在潔凈的玻璃板上，再放入真空干燥箱中，再將真空干燥箱以1°C /min?2°C /min的升溫速率從室溫升溫至70°C?95°C，再在溫度為70°C?95°C下保溫2h?3h，再以1°C /min?2°C /min的升溫速率從70°C?95°C升溫至150°C?175 °C，再在150 °C?175 °C下保溫2h?3h，再以1 °C /min?2 °C /min的升溫速率從150 °C?175°C升溫至190°C?215°C，再在190°C?215°C下保溫2h?3h，再以1°C /min?2°C /min的升溫速率從190°C?215°C升溫至230°C?250°C，再在溫度為230°C?250°C下保溫2h?3h，完成熱酰亞胺化，再使真空干燥箱自然冷卻至室溫，得到含有聚酰亞胺的玻璃板；
[0015]五、將含有聚酰亞胺的玻璃板置于蒸餾水中，使聚酰亞胺從基板中脫落，再使用蒸餾水將聚酰亞胺沖洗干凈，再在溫度為120°C下干燥3h?4h，得到可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺。
[0016]本發(fā)明具有的積極效果:
[0017]—、本發(fā)明采用1，3_雙(3-氨基苯氧基)苯作為二胺單體，采用雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物作為二酐單體，制備可循環(huán)使用的無規(guī)共聚形狀記憶聚酰亞胺；
[0018]二、本發(fā)明制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺具有很好的形狀記憶性能，可應(yīng)用于高溫形狀記憶領(lǐng)域，如空間可展開結(jié)構(gòu)、高溫驅(qū)動(dòng)器、高溫探測器等；
[0019]三、本發(fā)明制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺有較好的溶解性能，可溶解在非質(zhì)子極性溶劑N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮溶劑中，將用過的或者破損的本發(fā)明制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺溶解在非質(zhì)子極性溶劑中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?20%的溶液，再用濾膜過濾除去雜質(zhì)，然后將該溶液重新澆筑在玻璃板上，再在真空烘箱中加熱，以除去有機(jī)溶劑，可重新得到可循環(huán)使用的形狀記憶聚酰亞胺；
[0020]四、本發(fā)明制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的1；為192°C?208°(:，在Tg-20°C玻璃態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為1.72GPa?1.92Gpa，在高溫Tg+20°C橡膠態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為4.9MPa?5.3MPa ；
[0021]五、本發(fā)明制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的具有很好的形狀記憶效應(yīng)，其形狀規(guī)定率為97%?99%，形狀恢復(fù)率為96%?99%。
[0022]本發(fā)明可得到一種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺。
【附圖說明】
[0023]圖1是實(shí)施例一中利用熱酰亞胺化方法得到的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的紅外光譜圖；
[0024]圖2是實(shí)施例一中利用熱酰亞胺化方法得到的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的損耗因子圖；
[0025]圖3是實(shí)施例一中利用熱酰亞胺化方法得到的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的存儲(chǔ)模量圖；
[0026]圖4是實(shí)施例一中利用熱酰亞胺化方法得到的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺固定的暫時(shí)形狀；
[0027]圖5是實(shí)施例一中利用熱酰亞胺化方法得到的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺形狀回復(fù)中的狀態(tài)；
[0028]圖6是實(shí)施例一中利用熱酰亞胺化方法得到的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺形狀回復(fù)后的狀態(tài)；
[0029]圖7是破損的實(shí)施例一制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺溶解后，利用溶液澆筑方法制得的聚酰亞胺薄膜在形狀改變后的暫時(shí)狀態(tài)；
[0030]圖8是破損的實(shí)施例一制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺溶解后，利用溶液澆筑方法制得的聚酰亞胺薄膜在形狀回復(fù)過程中的狀態(tài)；
[0031]圖9是破損的實(shí)施例一制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺溶解后，利用溶液澆筑方法制得的聚酰亞胺薄膜在形狀回復(fù)后的狀態(tài)。
【具體實(shí)施方式】
[0032]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是一種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺由1，3-雙(3-氨基苯氧基)苯與雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物制備而成；所述的1，3-雙(3-氨基苯氧基)苯與雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物的摩爾比為1:1 ;所述的雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物中雙酚A型二醚二酐與4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的摩爾比為A:B，A的取值范圍為1彡A彡9，B的取值范圍為1彡B彡9。
[0033]本實(shí)施方式具有的積極效果:
[0034]一、本實(shí)施方式采用1，3_雙(3-氨基苯氧基)苯作為二胺單體，采用雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物作為二酐單體，制備可循環(huán)使用的無規(guī)共聚形狀記憶聚酰亞胺；
[0035]二、本實(shí)施方式制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺具有很好的形狀記憶性能，可應(yīng)用于高溫形狀記憶領(lǐng)域，如空間可展開結(jié)構(gòu)、高溫驅(qū)動(dòng)器、高溫探測器等；
[0036]三、本實(shí)施方式制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺有較好的溶解性能，可溶解在非質(zhì)子極性溶劑N，N- 二甲基甲酰胺、N, N- 二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮溶劑中，將用過的或者破損的本發(fā)明制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺溶解在非質(zhì)子極性溶劑中，配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%?20%的溶液，再用濾膜過濾除去雜質(zhì)，然后將該溶液重新澆筑在玻璃板上，再在真空烘箱中加熱，以除去有機(jī)溶劑，可重新得到可循環(huán)使用的形狀記憶聚酰亞胺；
[0037]四、本實(shí)施方式制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的Tj3 192°C?208°(:，在Tg-20°C玻璃態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為1.72GPa?1.92Gpa，在高溫Tg+20°C橡膠態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為4.9MPa?5.3MPa ；
[0038]五、本實(shí)施方式制備的可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的具有很好的形狀記憶效應(yīng)，其形狀規(guī)定率為97 %?99 %，形狀恢復(fù)率為96 %?99 %。
[0039]本實(shí)施方式可得到一種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺。
[0040]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是一種可循環(huán)使用的形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺的制備方法是按以下步驟完成的:
[0041]—、將1，3_雙(3-氨基苯氧基)苯加入到非質(zhì)子極性溶劑中，再在干燥的氮?dú)鈿夥障聰嚢柚?，3-雙(3-氨基苯氧基)苯完全溶解，得到二胺溶液；
[0042]步驟一中所述的1，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的物質(zhì)的量與非質(zhì)子極性溶劑的體積比為 0.05mol: (80mL ?130mL)；
[0043]二、將雙酚A型二醚二酐和4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐的混合物溶解在非質(zhì)子極性溶劑中，得到二酐溶液；