[发明专利]一种具有荷叶效应的聚酰亚胺气凝胶及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种具有荷叶效应的聚酰亚胺气凝胶的制备方法，其特征在于包括：

将第一聚酰胺酸溶液与第二聚酰胺酸溶液混合均匀，形成混合体系，其中，所述第一聚酰胺酸溶液包括对苯二胺与双酚A二酐缩聚形成的第一聚酰胺酸以及溶剂；所述第二聚酰胺酸溶液包括由二胺与酸酐缩聚形成的第二聚酰胺酸以及溶剂，所述的二胺选自对苯二胺、间苯二胺、3,4-吡啶二胺、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基-2,2'-二甲基-1,1'-联苯、1,4-二氨基苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷和9,9-双(4-氨基苯基)芴中的任意一种或两种以上的组合；所述的酸酐选自均苯四甲酸酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、3,3'4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4-六氟异丙基邻苯二甲酸酐和4,4’-联苯醚二酐中的任意一种或两种以上的组合；

向所述混合体系中加入化学脱水剂，之后静置形成聚酰亚胺凝胶，再经老化、溶剂置换和干燥，获得具有荷叶效应的聚酰亚胺气凝胶；

所述具有荷叶效应的聚酰亚胺气凝胶包括由聚酰亚胺组成的多孔网络骨架，以及，分布于所述多孔网络骨架中的复数个聚酰亚胺岛状结构；并且所述聚酰亚胺气凝胶与水的接触角≥150°。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一聚酰胺酸溶液中第一聚酰胺酸的重复单元数为10~100。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一聚酰胺酸溶液的浓度为1~20wt%。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第二聚酰胺酸溶液中第二聚酰胺酸的重复单元数为5~100，质量浓度为5~30wt%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第一聚酰胺酸溶液与第二聚酰胺酸溶液的质量比为1：99~99：1。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述化学脱水剂选自吡啶、三乙胺、乙酸酐、甲基吡啶、乙酰氯、氯化亚砜、磷的卤化物、二环己基碳酰亚胺和/或二环己基碳酰亚胺复合物中的任意一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述化学脱水剂与混合体系中所有酸酐总和的摩尔比为1~10：1。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述静置形成聚酰亚胺凝胶的温度为10~80℃，时间为30min~5h。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺凝胶的老化温度为10~80℃，时间大于1h。

11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂置换包括：先以洗涤剂对经老化的聚酰亚胺凝胶进行洗涤，之后以溶剂对经洗涤的聚酰亚胺凝胶进行溶剂置换，所述洗涤剂为N-甲基吡咯烷酮，所述溶剂选自甲醇、乙醇和丙酮中的任意一种或两种以上的组合。

12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂置换的次数≥2次。

13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：每次溶剂置换的时间为6~24h。

14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述干燥的方式为超临界流体干燥，所述超临界流体选自二氧化碳、乙醇和甲醇中的任意一种或两种以上的组合，所述超临界流体干燥的温度为40~250℃，压力大于4MPa，时间为5~24h。

15. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺气凝胶的比表面积为200~500 m²/g。