一種電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺的制備方法。
【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。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)器等方面有重要應(yīng)用價(jià)值。相對于傳統(tǒng)的直接加熱使驅(qū)動(dòng)方式，電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚合物具有驅(qū)動(dòng)方式方便快捷，可適應(yīng)于不同環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]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在特定應(yīng)用時(shí)進(jìn)行直接加熱困難的問題，而提供一種電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的制備方法。
[0004]—種電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的制備方法是按以下步驟完成的:
[0005]—、將4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物加入到非質(zhì)子極性溶劑中，再在室溫和干燥的氮?dú)鈿夥障聰嚢柚?，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物完全溶解，得到二胺混合溶液；
[0006]步驟一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3_雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物的物質(zhì)的量與非質(zhì)子極性溶劑的體積比為0.05mol: (180mL?200mL)；
[0007]步驟一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3_雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物中4，4 ’ -二 (4-氨基苯氧基)聯(lián)苯與I，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的摩爾比為A: B; A的取值范圍為I SAS 9，B的取值范圍為I SBS 9;
[0008]二、將4，4_氧雙鄰苯二甲酸酐加入到二胺混合溶液中，再在室溫和氮?dú)鈿夥障戮酆戏磻?yīng)15h?20h，得到無規(guī)共聚聚酰胺酸；
[0009]步驟二中所述的4，4_氧雙鄰苯二甲酸酐與二胺混合溶液中4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物的摩爾比為1:1;
[0010]三、將長度為0.5mm?3mm的短切碳纖維加入到無規(guī)共聚聚酰胺酸溶液中，再在室溫、氮?dú)鈿夥障潞蛿嚢杷俣葹?00r/min?1200r/min的條件下攪拌反應(yīng)20h?24h，得到含有碳纖維的無規(guī)共聚聚酰胺酸溶液；
[0011 ]步驟三中所述的長度為0.5mm?3mm的短切碳纖維與規(guī)共聚聚酰胺酸溶液的質(zhì)量比為(0.005 ?0.12):1;
[0012]四、將含有碳纖維的無規(guī)共聚聚酰胺酸溶液均勻涂覆在潔凈的玻璃板上，然后置于真空干燥箱中，再將真空干燥箱以l°C/min?2°C/min的升溫速率從室溫升溫至70°C?90°C，再在70°C?90°C下保溫2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升溫速率從70°C?90°C升溫至150°C?170°C，再在150°C?170°C下保溫2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升溫速率從150°C ?170°C 升溫至 190°C ?210°C，再在 190°C ?210°C 下保溫 2h ?3h，再以 rc/min ?2°C/min的升溫速率從190°C?210°C升溫至240°C?260°C，再在240°C?260°C保溫Ih?2h，完成熱酰亞胺化，得到含有無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜的玻璃板；
[0013]五、將含有無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜的玻璃板置于蒸餾水中，使無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜從玻璃板上脫落，再使用蒸餾水將無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜沖洗干凈，再在溫度為120°C下干燥3h，得到電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0015]—、本發(fā)明采用4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3_雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物作為二胺單體，采用4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐作為二酐單體，制備形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺；
[0016]二、本發(fā)明制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶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；
[0017]三、本發(fā)明制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺具有導(dǎo)電性，可以在外加電場時(shí)產(chǎn)生高溫，使其形狀恢復(fù)；因此，本發(fā)明制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺在不適合直接加熱的環(huán)境下具有很高的應(yīng)用價(jià)值；
[0018]四、本發(fā)明制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的Tg*220°C?238°〇，在1^-20°〇玻璃態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為1.63GPa?1.92GPa;在Tg+20°C橡膠態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為9.23MPa?
11.68MPa；
[0019]五、本發(fā)明制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺具有很好的形狀記憶效應(yīng)，其形狀規(guī)定率為96%，形狀恢復(fù)率為97%。
[0020]本發(fā)明可獲得電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是實(shí)施例一制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的紅外光譜圖；
[0022]圖2是實(shí)施例一制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的損耗因子圖；
[0023]圖3是實(shí)施例一制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的存儲(chǔ)模量圖；
[0024]圖4是實(shí)施例一制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺在直流電壓為8V時(shí)，室溫下固定得到的暫時(shí)形狀；
[0025]圖5是實(shí)施例一制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺在直流電壓為8V時(shí)，形狀恢復(fù)過程的狀況；
[0026]圖6是實(shí)施例一制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺在直流電壓為8V時(shí)回復(fù)至起始形態(tài)的狀況。
【具體實(shí)施方式】
[0027]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是一種電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的制備方法是按以下步驟完成的:
[0028]—、將4，4 ’-二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3-雙(3_氨基苯氧基)苯的混合物加入到非質(zhì)子極性溶劑中，再在室溫和干燥的氮?dú)鈿夥障聰嚢柚?，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物完全溶解，得到二胺混合溶液；
[0029]步驟一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3_雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物的物質(zhì)的量與非質(zhì)子極性溶劑的體積比為0.05mol: (180mL?200mL)；
[0030]步驟一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3_雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物中4，4 ’ -二 (4-氨基苯氧基)聯(lián)苯與I，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的摩爾比為A: B; A的取值范圍為I SAS 9，B的取值范圍為I SBS 9;
[0031]二、將4，4_氧雙鄰苯二甲酸酐加入到二胺混合溶液中，再在室溫和氮?dú)鈿夥障戮酆戏磻?yīng)15h?20h，得到無規(guī)共聚聚酰胺酸；
[0032]步驟二中所述的4，4_氧雙鄰苯二甲酸酐與二胺混合溶液中4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3-雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物的摩爾比為1:1;
[0033]三、將長度為0.5mm?3mm的短切碳纖維加入到無規(guī)共聚聚酰胺酸溶液中，再在室溫、氮?dú)鈿夥障潞蛿嚢杷俣葹?00r/min?1200r/min的條件下攪拌反應(yīng)20h?24h，得到含有碳纖維的無規(guī)共聚聚酰胺酸溶液；
[0034]步驟三中所述的長度為0.5mm?3mm的短切碳纖維與規(guī)共聚聚酰胺酸溶液的質(zhì)量比為(0.005 ?0.12):1;
[0035]四、將含有碳纖維的無規(guī)共聚聚酰胺酸溶液均勻涂覆在潔凈的玻璃板上，然后置于真空干燥箱中，再將真空干燥箱以l°C/min?2°C/min的升溫速率從室溫升溫至70°C?90°C，再在70°C?90°C下保溫2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升溫速率從70°C?90°C升溫至150°C?170°C，再在150°C?170°C下保溫2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升溫速率從150°C ?170°C 升溫至 190°C ?210°C，再在 190°C ?210°C 下保溫 2h ?3h，再以 l°C/min ?2°C/min的升溫速率從190°C?210°C升溫至240°C?260°C，再在240°C?260°C保溫Ih?2h，完成熱酰亞胺化，得到含有無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜的玻璃板；
[0036]五、將含有無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜的玻璃板置于蒸餾水中，使無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜從玻璃板上脫落，再使用蒸餾水將無規(guī)共聚聚酰亞胺/碳纖維混合薄膜沖洗干凈，再在溫度為120°C下干燥3h，得到電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺。
[0037]本實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn):
[0038]—、本實(shí)施方式采用4，4’_二(4-氨基苯氧基)聯(lián)苯和I，3_雙(3-氨基苯氧基)苯的混合物作為二胺單體，采用4，4-氧雙鄰苯二甲酸酐作為二酐單體，制備形狀記憶無規(guī)共聚聚酰亞胺；
[0039]二、本實(shí)施方式制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶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；
[0040]三、本實(shí)施方式制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺具有導(dǎo)電性，可以在外加電場時(shí)產(chǎn)生高溫，使其形狀恢復(fù);因此，本實(shí)施方式制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺在不適合直接加熱的環(huán)境下具有很高的應(yīng)用價(jià)值；
[0041 ]四、本實(shí)施方式制備的電致驅(qū)動(dòng)形狀記憶聚酰亞胺的Tg*220°C?238°〇，在1^-20°(3玻璃態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為1.63GPa?1.92GPa;在!^+20°(3橡膠態(tài)時(shí)的存儲(chǔ)模量為9.23MPa?
11.68MP