一种可自修复形状记忆聚酰亚胺及其制备方法技术

一种可自修复形状记忆聚酰亚胺及其制备方法，它涉及一种形状记忆聚酰亚胺及其制备方法。本发明专利技术的目的是要解决现有形状记忆聚酰亚胺没有自修复性能，裂纹或刺穿等损伤无法修补的问题。方法：一、制备二胺溶液；二、制备聚酰胺酸；三、制备含有聚苯乙烯的聚酰胺酸溶液；四、热酰亚胺化，得到含有聚酰亚胺/聚苯乙烯薄膜的玻璃板；五、清洗，干燥，得到自修复形状记忆聚酰亚胺。本发明专利技术制备的自修复形状记忆聚酰亚胺可在220‑260℃温度范围内修复裂纹或0.5mm刺穿空洞等损伤。

Self repairing shape memory polyimide and preparation method thereof

A self-repairing shape memory polyimide and a preparation method thereof relate to a shape memory polyimide and a preparation method thereof. The object of the invention is to solve the problem that the existing shape memory polyimide has no self-repairing property, and the damage such as crack or puncture can not be repaired. METHODS: 1. Preparation of diamine solution; 2. Preparation of polyamic acid; 3. Preparation of polyamic acid solution containing polystyrene; 4. Thermal imidation, containing polyimide / polystyrene film glass plate; 5. Cleaning, drying, self-healing shape memory polyimide. The self-repairing shape memory polyimide prepared by the invention can repair cracks or 0.5mm puncturing holes and other damages in the temperature range of 220 260 C.

【技术实现步骤摘要】
一种可自修复形状记忆聚酰亚胺及其制备方法
本专利技术涉及一种可自修复形状记忆聚酰亚胺及其制备方法。
技术介绍
聚合物材料在使用过程中不可避免会发生裂纹等损伤，自修复效应有助于确保其整体性能并提高使用寿命。形状记忆聚合物(shapememorypolymers,SMP)通常是指较高温度时在外力作用下可改变其初始形状，冷却后能固定其暂时形状；再次升温时可恢复起始形状的聚合物。利用微胶囊或毛细管纤维进行聚合物的自修复是发展比较成熟的方法，但形状记忆过程本身容易导致胶囊或纤维断裂，因此SMP自修复几乎不用此类方法。可逆共价键如Diels-Alder加成反应和可逆氧化-还原反应等已被用于SMP的自修复，如Chen等基于分子主链中二硫键在氧化-还原过程中的链交换反应，在65℃时实现了形状记忆水性聚氨酯的自修复。可逆非共价键如氢键和主客体作用力等也被引入SMP自修复体系，如Xia和Zhao等利用PVA的链间氢键作用，在室温下实现了形状记忆PVA-PEG双网络体系水凝胶的自修复。虽然可逆共价键和可逆非共价键自修复SMP研究已取得巨大进展，但此类材料修复温度相对形状记忆聚酰亚胺的形状转变温度(shapetransitiontemperature,Ts)较低，不适合形状记忆聚酰亚胺的自修复。形状记忆环氧树脂的自修复是将结晶高分子如PCL作为修复剂，加热到PCL的熔融温度(meltingtemperature,Tm)以上的修复温度时PCL熔融流动而修复裂纹。由于形状记忆聚酰亚胺的高温特性，目前尚无自修复形状记忆聚酰亚胺的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有形状记忆聚酰亚胺不具备自修复性能的问题，而提供一种自修复形状记忆聚酰亚胺及其制备方法。本专利技术采用与基体形状记忆聚酰亚胺相匹配的聚苯乙烯作为修复剂，首次制备出具有自修复性能的形状记忆聚酰亚胺。本专利技术的一种自修复形状记忆聚酰亚胺，由形状记忆聚酰亚胺和聚苯乙烯制成；所述的形状记忆聚酰亚胺由二胺和二酐制成；所述的二胺为1,3-双(4-氨基苯氧基)苯；所述的二酐为3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐。本专利技术的一种可自修复形状记忆聚酰亚胺的制备方法，是按以下步骤完成：一、将二胺加入到非质子极性溶剂中，搅拌至完全溶解，得到二胺溶液；二胺物质的量与非质子极性溶剂的体积比为0.05mol:(100～150)mL；二、将二酐溶液加入到二胺溶液中，再在室温和搅拌速度为300r/min～800r/min的条件下聚合反应5h～30h，得到聚酰胺酸溶液；所述的二酐：二胺的物质的量之比为0.9：1～1.1：1；三、将修复剂聚苯乙烯加入到聚酰胺酸溶液中，再在室温和搅拌速度为300r/min～800r/min的条件下搅拌1～20h，得到聚酰胺酸/聚苯乙烯溶液；所述的聚苯乙烯与聚酰胺酸的重量比为1:100～20:100；四、将聚酰胺酸/聚苯乙烯溶液均匀涂覆在洁净玻璃板上，然后置于烘箱中，再对烘箱进行程序升温，得到含有自修复效应的聚酰亚胺/聚苯乙烯共混物；其中，烘箱程序升温的条件为：将烘箱以1℃/min～2℃/min的升温速率从室温升温至70℃～90℃，再在70℃～90℃下保温2h～3h；再以1℃/min～2℃/min的升温速率从70℃～90℃升温至150℃～170℃，再在150℃～170℃下保温2h～3h；再以1℃/min～2℃/min的升温速率从150℃～170℃升温至190℃～210℃，再在190℃～210℃下保温2h～3h；再以1℃/min～2℃/min的升温速率从190℃～210℃升温至230℃～260℃，再在230℃～260℃下保温1h～2h；再以1℃/min～2℃/min的降温速率从230℃～260℃降温至室温；五、将上一步制备的含有形状记忆聚酰亚胺/聚苯乙烯薄膜的玻璃板放入水中，使薄膜从玻璃板上脱落；再将薄膜冲洗干净，在烘箱中烘干，得到干燥的形状记忆聚酰亚胺/聚苯乙烯薄膜。本专利技术包含以下有益效果：一、本专利技术首次制备出具有自修复性能的形状记忆聚酰亚胺，使其可修复裂纹等损伤，确保了形状记忆聚酰亚胺的整体性能并提高其使用寿命；二、本专利技术赋予形状聚酰亚胺自修复性能，可进一步拓展形状记忆聚酰亚胺的使用范围和领域；特别是在需要高温自修复的领域具有重要的应用价值；三、本专利技术制备的自修复形状记忆聚酰亚胺其自修复效应来自共混的聚苯乙烯，无需使用微胶囊或毛细管纤维，简化了工艺流程；四、本专利技术制备的自修复形状记忆聚酰亚胺对裂纹等损伤的自修复过程简单，在受热时即可愈合裂纹等，操作简单；尤其适合于高温环境下的使用。五、本专利技术制备的自修复形状记忆聚酰亚胺具有优异的形状记忆效应，其形状固定率超过95％，形状回复率超过98％。附图说明图1是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺的宏观形貌图；图2是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺的红外光谱图；图3是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺的损耗因子图；图4是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺的存储模量图；图5是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺的暂时形状图；图6是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺在230℃热台上4s的形状回复图；图7是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺在230℃热台上8s的形状回复图；图8是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺被划伤后造成的裂纹图；图9是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺划伤造成裂纹在230℃修复5秒后的图；图10是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺划伤造成裂纹在230℃修复1分钟后的图；图11是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺被0.5mm针头扎穿后留下空洞的图；图12是实施例一制备的自修复形状记忆聚酰亚胺被扎穿后在230℃修复1分钟后的图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种自修复形状记忆聚酰亚胺，由形状记忆聚酰亚胺和聚苯乙烯制成；所述的形状记忆聚酰亚胺由二胺和二酐制成；所述的二胺为1,3-双(4-氨基苯氧基)苯；所述的二酐为3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐。所述的聚苯乙烯为市售商品。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：形状记忆聚酰亚胺与聚苯乙烯(结晶高分子聚苯乙烯)重量比为1:100～20:100。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：二酐：二胺的物质的量之比为0.9：1～1.1：1。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四：本实施方式的一种自修复形状记忆聚酰亚胺的制备方法是按以下步骤完成的：一、将二胺加入到非质子极性溶剂中，再搅拌至完全溶解，得到二胺溶液；二胺物质的量与非质子极性溶剂的体积比为0.05mol:(100～150)mL；二、将二酐溶液加入到二胺溶液中，再在室温和搅拌速度为300r/min～800r/min的条件下聚合反应5h～30h，得到聚酰胺酸溶液；所述的二酐：二胺的物质的量之比为0.9：1～1.1：1；三、将修复剂聚苯乙烯加入到聚酰胺酸溶液中，再在室温和搅拌速度为300r/min～800r/min的条件下搅拌1～20h，得到聚酰胺酸/聚苯乙烯溶液；所述的聚苯乙烯与聚酰胺酸的重量比为1:100～20:100；四、将聚酰胺酸/聚苯乙烯溶液均匀涂覆在洁净玻璃板上，然后置于烘箱中，再对烘箱进行程序升温，得到含有自修复效应的聚酰亚胺/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可自修复形状记忆聚酰亚胺，其特征在于它是由形状记忆聚酰亚胺与聚苯乙烯制成；所述的形状记忆聚酰亚胺由二胺和二酐制成；所述的二胺为1,3‑双(4‑氨基苯氧基)苯；所述的二酐为3,3’,4,4’‑二苯醚四甲酸二酐。

【技术特征摘要】
1.一种可自修复形状记忆聚酰亚胺，其特征在于它是由形状记忆聚酰亚胺与聚苯乙烯制成；所述的形状记忆聚酰亚胺由二胺和二酐制成；所述的二胺为1,3-双(4-氨基苯氧基)苯；所述的二酐为3,3’,4,4’-二苯醚四甲酸二酐。2.根据权利要求1所述的一种可自修复形状记忆聚酰亚胺，其特征在于形状记忆聚酰亚胺与聚苯乙烯重量比为1:100～20:100。3.根据权利要求1所述的一种可自修复形状记忆聚酰亚胺，其特征在于二酐：二胺的物质的量之比为0.9：1～1.1：1。4.一种可自修复形状记忆聚酰亚胺的制备方法，其特征在于它是按以下步骤制备：一、将二胺加入到非质子极性溶剂中，在氮气氛围中搅拌至完全溶解，得到二胺溶液；二胺物质的量与非质子极性溶剂的体积比为0.05mol:(100～200)mL；二、将二酐溶液加入到二胺溶液中，再在室温和氮气氛围中搅拌速度为300r/min～800r/min的条件下聚合反应5h～30h，得到聚酰胺酸溶液；所述的二酐：二胺的物质的量之比为0.9：1～1.1：1；三、将修复剂聚苯乙烯加入到聚酰胺酸溶液中，再在室温和氮气氛围中搅拌速度为300r/min～1000r/min的条件下搅拌1～20h，得到聚酰胺酸/聚苯乙烯溶液；所述的聚苯乙烯与聚酰胺酸的重量比为1:100～20:100；四、将聚酰胺酸/聚苯乙烯溶液均匀涂覆在洁净玻璃板上，然后置于烘箱中，再对烘箱进行程序升温，得到含有自修复效应的聚酰亚胺/聚苯乙烯共混物；其中，烘箱程序升温的条件为：将烘箱以1℃/min～2℃/min的升温速率从室温升温至70℃～90℃，再在70℃～90℃下保温2h～3h；再以1℃/min～2℃/min的升温速率从70℃～90℃升温至150℃～170℃，再在150℃～170℃下保温2h～3h；再以1℃/min～2℃/min的升温速率从150℃～170℃升温至190℃～210℃，再在190℃～210℃下保温2h～3h；再以1℃/min～2℃/min的升温速...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鑫礼，孔德艳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23