专利名称：聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用的制作方法
技术领域：
本发明属于空间环境稳定性聚合物材料领域，涉及一种具有高透明性与低太阳吸收发射比的聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用。
背景技术：
航天器在运行过程中经常要暴露于复杂的空间环境中，如高低温循环、紫外与深紫外辐射、带电粒子辐射、宇宙微尘和碎片以及低地球轨道(LEO)中的原子氧等。这些苛刻的环境会引起航天器表面及内部聚合物材料的降解，从而严重影响到在轨航天器的寿命(Dever J, Banks B, Groh K D, Miller S.Degradation of spacecraft materials, in Handbook of Environmental Degradation of Materials,Kuta M(ed.),William Andrew, New York, 2005, pp 465 501)。为了延长在轨航天器的使用寿命，需要对航天器进行防护与加固。聚酰亚胺(PI)薄膜就是针对航天器组件的热防护而开发的一类聚合物。但普通型PI薄膜，如聚(均苯四甲酸二酐-二氨基二苯醚)(PMDA-ODA)，由于其分子结构中分子链间存在较强的共轭作用，因此薄膜的透明性较差、太阳吸收系数较高。这些不利因素均限制了其在空间飞行器光学组件的热防护。一般而言，用于热防护的聚合物涂层，其太阳吸收发射比越低，则在飞行器表面可以实现的温降程度越大(赵飞明，张廉正，曾一兵，王慧，石苏星，低太阳吸收系数、高热发射率有机硅热控涂层进展，宇航材料工艺，1998，3 11 14，48)。针对普通型PI薄膜相对较差的透明性以及高太阳吸收系数，人们尝试了多种改性途径。例如，美国国家航空航天局 (NASA)从20世纪80年代开始研制开发了一系列高透明性PI薄膜。其中LaRC-CPl与CP2 的结构如下图所示。这两类材料是针对NASA的下一代太空望远镜(NGST)计划而开发的可稳定工作于太空环境下的PI材料。测试结果表明，LaRC-CPl薄膜可在地球同步轨道(GEO) 环境中稳定使用10年以上。
权利要求
1.式I结构通式所示化合物，
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于所述式I结构通式中，η为20-40的整数。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于所述式I结构通式所述化合物是按照权利要求4-7任一所述方法制备而得。
4.一种制备权利要求1或2所述化合物的方法，包括如下步骤1)将芳香族二胺与2，3，3',4' -二苯醚四酸二酐于有机溶剂中混勻进行反应，反应完毕得到均相液体体系；2)向所述步骤1)所得均相液体体系中加入乙酸酐和吡啶混勻进行反应，反应完毕得到权利要求1或2所述化合物。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述步骤1)中，所述芳香族二胺选自3， 4-二氨基二苯醚、3，3’_二氨基二苯醚、1，4_双0’-氨基苯氧基)苯、1，3_双(4-氨基苯氧基)苯、1，3-双(3，-氨基苯氧基)苯、1，4_双0，-氨基苯氧基)六氟异丙烷、2，2，_双三氟甲基-4，4'-联苯二胺、2，5_双[(4-氨基苯氧基)苯基]二苯基氧化膦、3，5_双[(3-氨基苯氧基)苯基]二苯基氧化膦和2，5-双[(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]二苯基氧膦中的至少一种；所述有机溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、间甲酚、N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、环戊酮、环己酮、四氢呋喃和1，2_ 二氯乙烷中的至少一种， 优选N-甲基吡咯烷酮和间甲酚中的至少一种。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于所述步骤1)中，所述2，3， 3'，4' - 二苯醚四酸二酐与芳香族二胺的摩尔比为1.00 (0.95 1.00)，优选为 1. 00 (0. 99 1. 00)；所述步骤幻中，所述2，3，3' ,4' - 二苯醚四酸二酐与所述乙酸酐的摩尔比为 1.00 (2. 00 10. 00)，优选为1.00 3.00，所述2，3，3' ,4' -二苯醚四酸二酐与吡啶的摩尔比为1.00 (2. 00 8. 00)，优选为1.00 3.00。
7.根据权利要求4-6任一所述的方法，其特征在于所述步骤1)反应步骤中，时间为 10 30小时，优选为20 25小时，温度为0-35°C，优选15_25°C ；所述步骤2)反应步骤中，时间为10 30小时，优选为20 25小时，温度为0_35°C， 优选 15-25 0C ο
8.权利要求1或2所述化合物制备得到的树脂或膜。
9.权利要求8所述树脂或膜在制备航天器的热防护器件、太阳能电池阵列的基板、天线反射器、天线收集器或太阳帆中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种聚酰亚胺薄膜及其制备方法与应用。构成该聚酰亚胺薄膜的化合物为式I结构通式所示化合物。该类聚酰亚胺是以芳香族二酐2，3，3′，4′-二苯醚四酸二酐(aODPA)与一系列芳香族二胺单体为原料，通过化学酰亚胺化制得聚酰亚胺树脂。按上述工艺制备的聚酰亚胺薄膜具有优良的光学透明性、低太阳吸收发射比以及良好的耐热稳定性，可用于航天器的热防护以及太阳能电池阵列基板、天线反射/收集器或太阳帆的制作，具有重要的应用价值。(式I)
文档编号C08L79/08GK102167824SQ201110025310
公开日2011年8月31日 申请日期2011年1月24日 优先权日2011年1月24日
发明者刘金刚, 宋海旺, 李卓, 杨士勇 申请人:中国科学院化学研究所