[发明专利]一种可修复可循环回收利用的热固性聚酰亚胺材料、制备方法及应用

说明书

一种可修复可循环回收利用的热固性聚酰亚胺材料、制备方法及应用，属于热固性聚酰亚胺材料技术领域。首先将酸酐、溶剂和双官能度联苯胺混合，在10℃～260℃下搅拌1～24小时，合成酰亚胺单体；然后将酰亚胺、多官能度醛、交联剂溶于溶剂中，混合搅拌倒入模具，50‑180℃反应1‑48h，合成聚酰亚胺。其中，酰亚胺1‑50份，溶剂1‑100份，多官能度醛1‑100份，交联剂1‑50份。所述酰亚胺单体按重量份数计的以下及组分经氨基与酸酐基的酰基化反应制得：酸酐1‑3份，溶剂10～30份，双官能度联苯胺3～12份。本发明产物产率高，残留物易于分离，在热固性聚合物循环使用方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及热固性聚酰亚胺材料技术领域，进一步地说，是涉及一种可修复可循环回收利用的热固性聚酰亚胺材料、制备方法及应用。

背景技术

聚酰亚胺是一类高性能聚合物，它以其优异的机械强度、优异的热稳定性、优异的耐化学性和优异的介电性能而闻名于世。聚酰亚胺被广泛应用于航空航天、高性能涂料以及汽车、微电子等行业。然而，大多数传统聚酰亚胺，如市售杜邦-卡普顿聚酰亚胺薄膜，由于其难溶性和不熔性，很难用加热或溶剂处理进行再加工和回收。这些材料不能迅速降解，因此，这些材料老化后处理会造成严重的环境问题

目前，对聚合物回收再利用的研究越来越多。北京大学陆华等以4-羟基脯氨酸衍生物为原料，采用开环聚合的方式制备了完全可回收的聚硫酯，Peyton Shieh等采用热裂解法回收热固性聚双环戊二烯(J.Am.Chem.Soc.2019,141(12)4928-4935，Nature,2020,583,542-247)，实现了聚合物的回收利用。但是，他们的回收方法成本高，催化剂造价昂贵，限制的它们的推广使用。聚酰亚胺是一种具有良好力学性能、高玻璃化转变温度、耐化学腐蚀和耐高温等性能的聚合物，被广泛的应用在航空航天、电子器件等领域。但是，聚酰亚胺材料达到使用寿命后难回收和降解，造成了严重的环境问题。本专利聚焦于利用动态共价键回收热固性聚酰亚胺，利用热固性聚酰亚胺具有大量氨基官能团引入动态共价化学键。在外界刺激下，通过动态共价键的断裂重组，实现聚合物的回收再加工，从而解决热固性聚酰亚胺的回收问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种可修复、循环回收利用的热固性聚酰亚胺、制备方法及应用。将热固性聚合物溶解回收再利用，将解决以上问题。

本发明的目的之一是提供一种可修复、循环回收利用的热固性聚酰亚胺。

所述聚酰亚胺由酰亚胺单体经聚合形成；

所述可修复、循环回收利用的热固性聚酰亚胺按重量份数计的以下及组分经氨基与酸酐基的酰基化反应制得：

酰亚胺1-50份，溶剂1-100份，多官能度醛1-100份，交联剂1-50份。

所述溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺至少一种；优选二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺的至少一种；所述多官能度醛包括对苯二甲醛、戊二醛，间苯三甲醛、乙二醛、邻苯二甲醛的至少一种，优选对苯二甲醛；所述交联剂包括三(2-氨基乙基)胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、N,N-双(3-氨丙基)甲胺的至少一种，优选三(2-氨基乙基)胺、二乙烯三胺。

所述可修复可循环回收利用的热固性聚酰亚胺材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)酰亚胺单体的合成：将酸酐、溶剂和双官能度联苯胺加入到三口瓶中，之后在10℃～260℃下搅拌1～24小时；

(2)聚酰亚胺的合成：将酰亚胺、多官能度醛、交联剂溶于溶剂中，混合搅拌倒入模具中，50-180℃反应1-18h。

本发明的目的之二是提供一种可修复可循环回收利用的方法。