本发明属于功能高分子材料制备技术领域，特别涉及一种羟基化苝酰亚胺的制备方法及其应用。
背景技术：
3,4,9,10-苝四甲酸二酐是一种重要的中间体化学物质，其具有特殊的刚性环状结构，用其合成制备苝酰亚胺类化合物，能够将特殊的结构引入苝酰亚胺化合物中，使苝酰亚胺化合物具有良好的光、热、化学稳定性，并成为一种性能优异的功能辅助改性材料，在液晶显示、电致发光器件、发光二极管、光伏电池和场效应晶体管等方面得到广泛的应用。
形状记忆材料在生物医用领域，结构件领域，纺织领域具有重要的应用价值，是近年来学术界和工业界的研究热点和重点。尤其是形状记忆高分子（Shape Memory Polymer，简称SMP）材料具有易加工、易成型、质轻等优点，具有十分巨大的潜在应用价值，从80年代开始，世界各国的研究人员加大了对SMP的投入和研究，使得SMP的研究得到了快速的发展，成为当前一种重要的功能材料。作为最早开始被用于研发SMP的材料之一，形状记忆聚氨酯（Shape Memory Polyurethane，简称SMPU）自80年代由日本三菱重工工业开发成功后得到了广泛的关注。
本发明通过分子设计，利用3,4,9,10-苝四甲酸二酐和三羟甲基氨基甲烷制备出羟基化苝酰亚胺，并将其成功应用于高性能SMPU的制备。本发明的思路未见文献报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种羟基化苝酰亚胺的制备方法及其应用。
制备羟基化苝酰亚胺的具体步骤为：
(1)按照3,4,9,10-苝四甲酸二酐（PTCDA）:三羟甲基氨基甲烷（THAM）:无水醋酸锌（(CH3COO)2Zn）的摩尔比为1:6~10:1称取原料。
(2)将步骤(1)称取的原料一起加入到盛有 N-甲基吡咯烷酮（NMP）的反应器中，在氮气氛下加热至75~85℃搅拌混合15min，然后继续升温至150~160℃搅拌反应15~17h，制得深紫色混合液。
(3)将步骤(2)制得的深紫色混合液进行抽滤，滤出物先用乙醇洗涤3~5次，然后再放入45~55℃的真空干燥箱中干燥8~12h，所得紫色粉末即为羟基化苝酰亚胺（PBI）。
本发明制得的羟基化苝酰亚胺能够应用于高性能形状记忆聚氨酯材料的合成技术领域。
本发明方法操作简单，所用试剂原料均为常规化学原料，成本低廉，便于大规模推广，且所制得的羟基化苝酰亚胺能够用于制备形状记忆聚氨酯材料，进一步拓宽了苝酐除染料领域以外的其他应用领域。
附图说明
图1是本发明制备羟基化苝酰亚胺的反应示意图。
图2是本发明实施例中使用的3,4,9,10-苝四甲酸二酐（PTCDA）和实施例制备的羟基化苝酰亚胺的红外光谱图。从3411cm-1特征峰值能够看出，本实施例中对苝酰亚胺的羟基功能化已经实现。
图3是本发明实施例中应用制备的羟基化苝酰亚胺合成形状记忆聚氨酯材料的二次循环记忆过程示意图。从图中可以看到，本实施例中合成的形状记忆聚氨酯材料经过二次循环记忆后，形状固定率和形状回复率都达到较高水平。
具体实施方式
实施例：
(1)取3.92g 3,4,9,10-苝四甲酸二酐（PTCDA）、9.68g三羟甲基氨基甲烷（THAM）、1.83g无水醋酸锌（(CH3COO)2Zn）和100ml N-甲基吡咯烷酮（NMP）加入到250ml三口反应器中，在氮气氛下加热至80℃搅拌混合15min，然后继续升温至155℃搅拌反应16h，制得深紫色混合液。
(2)将步骤(1)制得的深紫色溶液进行抽滤，滤出物先用乙醇洗涤4次，然后再放入50℃的真空干燥箱中干燥10h，所得紫色粉末即为羟基化苝酰亚胺，标记为PBI。
将本实施例制得的羟基化苝酰亚胺应用于合成高性能形状记忆聚氨酯材料，具体步骤如下：
(1)将2.0g重均分子量为1000的聚己内酯二元醇放入圆底烧瓶中，在氮气氛下加热至80℃并磁力搅拌直至融化，然后加入10 ml N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和0.1 ml二月桂酸二丁基锡（DBTDL），将混合物加热至105℃保温15min除水，再降温至80℃，加入0.5ml六亚甲基二异氰酸酯（HDI），于80℃下反应5h，制得含有端异氰酸酯聚氨酯预聚体的混合液。
(2)将0.025g本实施例制得的羟基化苝酰亚胺加入10ml N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，超声分散1h，制得羟基化苝酰亚胺分散液。
(3)将步骤(2)制得的羟基化苝酰亚胺分散液加入到步骤(1)制得的含有端异氰酸酯聚氨酯预聚体的混合液中，在氮气氛中于80℃下搅拌反应12小时，然后一起倒入60℃下预热过的模具中，在80℃下加热固化12h，即制得形状记忆聚氨酯材料。
将上述制得的形状记忆聚氨酯材料进行测试，其断裂伸长率为861.5%，拉伸强度为44.96MPa；二次循环形状固定率为85.90%，二次循环形状回复率为94.11%；3%热失重温度为270℃，综合性能较为优异。