【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于航天航空材料制备，具体涉及一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法。
技术介绍
1、对于航空航天和可穿戴电子设备，“质量轻、柔性化”已成为太阳能电池的重要发展方向。太阳能电池一般需要高透光、较高强度、耐紫外线辐照的玻璃(透明)盖片进行保护，而空间太阳能电池除紫外线辐照外，还要承受宇宙射线的辐照、原子氧侵蚀等，需要盖片更高的防护能力。柔性电池自然需要柔性盖片保护。呼之欲出的可折叠电池，进一步要求可折叠柔性盖片。刚性电池或电池阵，若能应用柔性盖片，则不仅可以减少自重以降低航天器发射成本，还可以避免刚性玻璃易碎的缺陷。所以制备一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠的盖片乃当务之急。一些有机聚合物具有高透光、质量轻、弯折性能良好的特点，但是其力学性能和抗辐照性能不足，难以满足航空航天领域太阳能电池的要求。
2、聚酰亚胺(pi)具有良好的介电性能、机械性能和阻燃性能，热膨胀系数低，耐低温(-269℃)、耐高温(500℃)，可用于制作薄膜、薄片、涂层、纤维等。一般传统的pi容易形成透射率低的电子转移络合物(ctc)，致使pi薄膜呈现出淡黄或棕黄的底色，极大地限制了其在光电领域的应用。提高pi薄膜的透光率，通常需要在pi主链中引入大体积结构单元等抑制ctc的形成，但分子设计使得合成工艺复杂。降低热亚胺化温度也可以提高透光率。目前两步法制备pi需要惰性气体保护，并且热亚胺化温度要达到300℃以上，而一步法合成pi虽然可以降低亚胺化温度，但常常需要加入催化剂和脱水剂等，用量难以准确控制，不仅浪费严重，还会影响pi性
3、专利cn 113387817 a公开了一种含氟芳香二胺化合物及其制备方法和无色透明pi薄膜，透光率较高，但拉伸强度仅为121-133mpa，未涉及耐紫外线辐照性能。专利109280166公开了一种高性能无色透明聚酰亚胺薄膜及制备方法。用含有间位取代结构的2，7-双(3-氨基苯氧基)噻嗯(apot)二胺与芳香族二酐制备了薄膜，450nm的透光率≥86％，但其柔韧性欠佳。专利cn 114891212 a公开了一种耐高温pi薄膜的制备方法，制备的pi薄膜同时具有高耐热性和高透光性(84％)，但其高温亚胺化过程需要加入特定亚胺化催化剂(例如喹啉化合物)，且亚胺化温度400-500℃，催化剂和高温使原料浪费严重且制备工艺复杂，因而限制了其广泛应用。专利cn 110467728 b公开了一种透明pi薄膜及其制备方法与应用，虽然薄膜透光率较高，但其需要在聚酰胺酸溶液中分别加入羧酸基等摩尔的乙酸酐和异喹啉作为脱水剂和催化剂，这使其工业化的技术经济性更低，不利于其应用与开发。
4、qian等制备了一种复合pi透明薄膜，在原子氧环境暴露后其在500nm处透光率下降幅度最大达到37.54％，难以胜任对耐辐照性要求高的器件。(qian m.：adv.mater.technol.，2021，6：12；doi：10.1002/admt.202100603)。li等用偶联剂对云母进行表面处理，然后与pi复合，复合薄膜的抗拉强度达到131.5mpa，但其透光率、柔性和耐辐照性能不佳。(li d.x.：polym.bull.，2021，78：863-883；doi：10.1007/s00289-020-03143-1)。wang等制备了pi/介孔sio2复合膜，其力学性能和热稳定性能均优异，但其光透过率较低，不适用于对透光率要求高的器件。(wang c.：rsc adv.，2017，7：26420-26427；doi：10.1039/c7ra01568b)。
5、综上所述，可以作为太阳能电池盖片，同时具备高透光率、高强度、耐辐照、可折叠特性的制品及其制备方法鲜有报道。
6、本专利技术提供了一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法。与现有技术或制品相比，本专利技术制品物理化学性质稳定，同时具备高透光率、高抗辐照性能、高力学性能和可折叠性，且制备工艺简单，技术经济性高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，以克服上述现有技术或制品的缺陷与不足。本专利技术方法制备的盖片同时具备高透光率、高抗辐照性能、高力学性能和可折叠性，且制备方法简单，易于工业化。具体技术方案如下：
2、一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于：所述盖片是由2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、n，n-二甲基乙酰胺(dmac)和乙酰柠檬酸三丁酯(atbc)，采用一锅法聚合而成聚酰亚胺(pi)薄片；所述二胺2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯和二酐4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐为聚合反应的等摩尔比的单体，所述dmac为溶剂，所述atbc的添加量为所述二胺和所述二酐总摩尔数的15-85％。本专利技术以atbc为改性剂制备pi盖片，通过atbc添加量来调整盖片透光率、机械强度、可折叠性和耐紫外线辐照性能。所述盖片在可见光和近红外波段(400-1800nm)均表现出良好的透光率，平均透光率达到91.16％；力学性能优异，拉伸强度达到244.0mpa，断裂伸长率达到12.2％，并具有可折叠性；耐紫外线辐照性能高，样品紫外线辐射500小时后，平均透光率和拉伸强度衰减率仅分别为0.066％和1.967％，适合于航空航天领域的太阳能电池。
3、一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，包括以下步骤：
4、(1)原料准备：分别准确称取原料和改性剂，所述的盖片原料由2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、dmac和atbc组成，其中二胺2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯和二酐4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐为等摩尔比，dmac为溶剂，atbc添加量为二胺和二酐总摩尔数的15-85％。
5、(2)一锅法聚合：按照目标产物的化学计量比准确称量的原料，倒入清洁的烧杯中，置于磁力搅拌器上，20-35℃下以100-600r/min搅拌1-48小时，使得原料完全混合均匀，进行一锅聚合。
6、(3)热亚胺化：将上述溶胶辊涂到20-35℃的玻璃板上，也可采用旋涂法、喷涂法、提拉法等获得湿膜片坯体，并在50-300℃马弗炉中保持1-48小时以热亚胺化，随后自然冷却至室温，制得高透光、高强度、耐辐照、可折叠的pi盖片。
7、本专利技术为改善pi盖片的透光率、力学性能、可折叠性和耐紫外线辐照性能，加入改性剂atbc调控pi分子链，有利于pi分子链的解缠结，使分子链的运动更容易，增加pi的透光率、可折叠性、机械强度，耐紫外线辐照性。采用一锅聚合方法制备，操作简便、反应快、效率高，属于一种安全有效的pi盖片的制备方法，保证量的同时降低制备本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于：所述盖片是由2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)和乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)采用一锅法聚合而成的聚酰亚胺(PI)薄片，所述二胺2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯和二酐4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐为聚合反应的等摩尔比的单体，所述DMAc为溶剂，所述ATBC的添加量为所述二胺和所述二酐总摩尔数的15-85％。
2.根据权利要求1所述的一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于，添加ATBC对由2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯和4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐合成的PI进行改性，添加量可以调控PI盖片的透光率、机械强度、柔性和抗紫外线辐照性能。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于，采用一锅聚合法制备，将所述2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、DMAc、ATBC倒入洁净的烧杯等容器中，置于磁力搅拌器上，20-
4.根据权利要求1和权利要求2所述的一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于，所述盖片在可见光和近红外波段(400-1800nm)均表现出良好的透光率，平均透光率达到91.16％；力学性能优，拉伸强度达到244.0MPa，断裂伸长率达到12.2％，并具有可折叠性；高耐紫外线辐照性能，500小时紫外线辐照后平均透光率和拉伸强度衰减率仅分别为0.066％和1.967％，特别适合于航空航天领域的太阳能电池。
...【技术特征摘要】
1.一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于：所述盖片是由2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、n，n-二甲基乙酰胺(dmac)和乙酰柠檬酸三丁酯(atbc)采用一锅法聚合而成的聚酰亚胺(pi)薄片，所述二胺2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯和二酐4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐为聚合反应的等摩尔比的单体，所述dmac为溶剂，所述atbc的添加量为所述二胺和所述二酐总摩尔数的15-85％。
2.根据权利要求1所述的一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于，添加atbc对由2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯和4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐合成的pi进行改性，添加量可以调控pi盖片的透光率、机械强度、柔性和抗紫外线辐照性能。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种高透光、高强度、耐辐照、可折叠盖片及其制备方法，其特征在于，采用一锅聚合法制备，将所述2，2′-二(三氟甲基)二氨...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊成，陈红，张超，高鹏，黄金栋，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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