一种电致驱动形状记忆聚酰亚胺的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种聚酰亚胺的制备方法。
【背景技术】
[0002]形状记忆聚合物(shape memory polymers，SMP)是一类能够记忆暂时形状，在外界刺激下可恢复起始形状的智能高分子材料。聚酰亚胺(PI)具有热稳定性高、机械性能优异，加工途径多样化等优点，已被广泛应用于汽车、微电子、光电、航空航天等领域。形状记忆聚酰亚胺在空间展开结构、可变飞行器副翼、高温传感器和驱动器等方面有重要应用价值。相对于传统的直接加热使驱动方式，电致驱动形状记忆聚合物具有驱动方式方便快捷，可适应于不同环境的优点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要解决现有制备的形状记忆聚酰亚胺在特定应用时进行直接加热困难的问题，而提供一种电致驱动形状记忆聚酰亚胺的制备方法。
[0004]—种电致驱动形状记忆聚酰亚胺的制备方法是按以下步骤完成的:
[0005]—、将4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3-双(3-氨基苯氧基)苯的混合物加入到非质子极性溶剂中，再在室温和干燥的氮气气氛下搅拌至4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3-双(3-氨基苯氧基)苯的混合物完全溶解，得到二胺混合溶液；
[0006]步骤一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3_双(3-氨基苯氧基)苯的混合物的物质的量与非质子极性溶剂的体积比为0.05mol: (180mL?200mL)；
[0007]步骤一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3_双(3-氨基苯氧基)苯的混合物中4，4 ’ -二 (4-氨基苯氧基)联苯与I，3-双(3-氨基苯氧基)苯的摩尔比为A: B; A的取值范围为I SAS 9，B的取值范围为I SBS 9;
[0008]二、将4，4_氧双邻苯二甲酸酐加入到二胺混合溶液中，再在室温和氮气气氛下聚合反应15h?20h，得到无规共聚聚酰胺酸；
[0009]步骤二中所述的4，4_氧双邻苯二甲酸酐与二胺混合溶液中4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3-双(3-氨基苯氧基)苯的混合物的摩尔比为1:1;
[0010]三、将长度为0.5mm?3mm的短切碳纤维加入到无规共聚聚酰胺酸溶液中，再在室温、氮气气氛下和搅拌速度为800r/min?1200r/min的条件下搅拌反应20h?24h，得到含有碳纤维的无规共聚聚酰胺酸溶液；
[0011 ]步骤三中所述的长度为0.5mm?3mm的短切碳纤维与规共聚聚酰胺酸溶液的质量比为(0.005 ?0.12):1;
[0012]四、将含有碳纤维的无规共聚聚酰胺酸溶液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，然后置于真空干燥箱中，再将真空干燥箱以l°C/min?2°C/min的升温速率从室温升温至70°C?90°C，再在70°C?90°C下保温2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升温速率从70°C?90°C升温至150°C?170°C，再在150°C?170°C下保温2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升温速率从150°C ?170°C 升温至 190°C ?210°C，再在 190°C ?210°C 下保温 2h ?3h，再以 rc/min ?2°C/min的升温速率从190°C?210°C升温至240°C?260°C，再在240°C?260°C保温Ih?2h，完成热酰亚胺化，得到含有无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜的玻璃板；
[0013]五、将含有无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜的玻璃板置于蒸馏水中，使无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜从玻璃板上脱落，再使用蒸馏水将无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜冲洗干净，再在温度为120°C下干燥3h，得到电致驱动形状记忆聚酰亚胺。
[0014]本发明的优点:
[0015]—、本发明采用4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3_双(3-氨基苯氧基)苯的混合物作为二胺单体，采用4，4-氧双邻苯二甲酸酐作为二酐单体，制备形状记忆无规共聚聚酰亚胺；
[0016]二、本发明制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺具有很好的形状记忆性能，可应用于高温形状记忆领域，如空间可展开结构、高温驱动器、高温探测器等；
[0017]三、本发明制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺具有导电性，可以在外加电场时产生高温，使其形状恢复；因此，本发明制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺在不适合直接加热的环境下具有很高的应用价值；
[0018]四、本发明制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺的Tg*220°C?238°〇，在1^-20°〇玻璃态时的存储模量为1.63GPa?1.92GPa;在Tg+20°C橡胶态时的存储模量为9.23MPa?
11.68MPa；
[0019]五、本发明制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺具有很好的形状记忆效应，其形状规定率为96%，形状恢复率为97%。
[0020]本发明可获得电致驱动形状记忆聚酰亚胺。
【附图说明】
[0021 ]图1是实施例一制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺的红外光谱图；
[0022]图2是实施例一制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺的损耗因子图；
[0023]图3是实施例一制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺的存储模量图；
[0024]图4是实施例一制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺在直流电压为8V时，室温下固定得到的暂时形状；
[0025]图5是实施例一制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺在直流电压为8V时，形状恢复过程的状况；
[0026]图6是实施例一制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺在直流电压为8V时回复至起始形态的状况。
【具体实施方式】
[0027]【具体实施方式】一:本实施方式是一种电致驱动形状记忆聚酰亚胺的制备方法是按以下步骤完成的:
[0028]—、将4，4 ’-二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3-双(3_氨基苯氧基)苯的混合物加入到非质子极性溶剂中，再在室温和干燥的氮气气氛下搅拌至4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3-双(3-氨基苯氧基)苯的混合物完全溶解，得到二胺混合溶液；
[0029]步骤一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3_双(3-氨基苯氧基)苯的混合物的物质的量与非质子极性溶剂的体积比为0.05mol: (180mL?200mL)；
[0030]步骤一中所述的4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3_双(3-氨基苯氧基)苯的混合物中4，4 ’ -二 (4-氨基苯氧基)联苯与I，3-双(3-氨基苯氧基)苯的摩尔比为A: B; A的取值范围为I SAS 9，B的取值范围为I SBS 9;
[0031]二、将4，4_氧双邻苯二甲酸酐加入到二胺混合溶液中，再在室温和氮气气氛下聚合反应15h?20h，得到无规共聚聚酰胺酸；
[0032]步骤二中所述的4，4_氧双邻苯二甲酸酐与二胺混合溶液中4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3-双(3-氨基苯氧基)苯的混合物的摩尔比为1:1;
[0033]三、将长度为0.5mm?3mm的短切碳纤维加入到无规共聚聚酰胺酸溶液中，再在室温、氮气气氛下和搅拌速度为800r/min?1200r/min的条件下搅拌反应20h?24h，得到含有碳纤维的无规共聚聚酰胺酸溶液；
[0034]步骤三中所述的长度为0.5mm?3mm的短切碳纤维与规共聚聚酰胺酸溶液的质量比为(0.005 ?0.12):1;
[0035]四、将含有碳纤维的无规共聚聚酰胺酸溶液均匀涂覆在洁净的玻璃板上，然后置于真空干燥箱中，再将真空干燥箱以l°C/min?2°C/min的升温速率从室温升温至70°C?90°C，再在70°C?90°C下保温2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升温速率从70°C?90°C升温至150°C?170°C，再在150°C?170°C下保温2h?3h，再以l°C/min?2°C/min的升温速率从150°C ?170°C 升温至 190°C ?210°C，再在 190°C ?210°C 下保温 2h ?3h，再以 l°C/min ?2°C/min的升温速率从190°C?210°C升温至240°C?260°C，再在240°C?260°C保温Ih?2h，完成热酰亚胺化，得到含有无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜的玻璃板；
[0036]五、将含有无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜的玻璃板置于蒸馏水中，使无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜从玻璃板上脱落，再使用蒸馏水将无规共聚聚酰亚胺/碳纤维混合薄膜冲洗干净，再在温度为120°C下干燥3h，得到电致驱动形状记忆聚酰亚胺。
[0037]本实施方式的优点:
[0038]—、本实施方式采用4，4’_二(4-氨基苯氧基)联苯和I，3_双(3-氨基苯氧基)苯的混合物作为二胺单体，采用4，4-氧双邻苯二甲酸酐作为二酐单体，制备形状记忆无规共聚聚酰亚胺；
[0039]二、本实施方式制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺具有很好的形状记忆性能，可应用于高温形状记忆领域，如空间可展开结构、高温驱动器、高温探测器等；
[0040]三、本实施方式制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺具有导电性，可以在外加电场时产生高温，使其形状恢复;因此，本实施方式制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺在不适合直接加热的环境下具有很高的应用价值；
[0041 ]四、本实施方式制备的电致驱动形状记忆聚酰亚胺的Tg*220°C?238°〇，在1^-20°(3玻璃态时的存储模量为1.63GPa?1.92GPa;在!^+20°(3橡胶态时的存储模量为9.23MPa?
11.68MP