[发明专利]一种耐空间原子氧、光学透明的热固性形状记忆聚酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种耐空间原子氧、光学透明的热固性形状记忆聚酰亚胺及其制备方法和应用，涉及高性能功能材料技术领域。本发明通过原位缩聚法合成酐封端聚酰胺酸溶液，然后将含磷的三胺交联剂与酐封端聚酰胺酸溶液混合，交联聚酰胺酸后涂覆到基底上去除溶剂后，进一步发生热亚胺化反应，获得耐空间原子氧、光学透明的热固性形状记忆聚酰亚胺。本发明制备的热固性形状记忆聚酰亚胺具有优异形状记忆性能的同时具备光学透明的性能，并且能够在原子氧辐照下形成钝化层，保护内部材料不受原子氧进一步侵蚀。

技术领域

本发明涉及高性能功能材料技术领域，具体涉及一种耐空间原子氧、光学透明的热固性形状记忆聚酰亚胺及其制备方法和应用。

背景技术

形状记忆聚酰亚胺作为一种高玻璃化转变温度、高机械强度、优异热稳定性的高性能形状记忆聚合物，可以作为功能性的器件在空间可展开结构、高温驱动器、可变形光学器件等方面发挥重要作用。尤其是光学透明的形状记忆聚酰亚胺有望作为柔性透明基底，替代ITO玻璃，在空间柔性可穿戴和柔性显示设备广泛应用。

中国专利CN104004188A、CN105542205B和CN108456309A公开了热、电、可加工等性能的高温形状记忆聚酰亚胺，尽管报道的聚酰亚胺材料获得了高的玻璃化转变温度和优异的形状记忆性能，但是均具有一定程度的颜色，无法满足光学器件的应用要求。

中国专利CN109825079A公开了一种浅色透明耐高温形状记忆聚酰亚胺薄膜材料及其制备方法；中国专利CN108587164A公开了一种色彩可调节的形状记忆聚酰亚胺及其制备方法。然而，报道的光学透明的聚酰亚胺均没有耐受空间原子氧的性能，极易在低地球轨道中受原子氧的侵蚀而发生性能衰减或失效；且上述聚酰亚胺都是热塑性聚酰亚胺，耐蠕变等性能相对热固性聚酰亚胺较弱。

因此，在保持光学透明的同时提高形状记忆聚酰亚胺耐原子氧、耐蠕变等能力对于满足空间用光学器件的应用需求和高可靠使用具有重要的意义，目前尚没有耐空间原子氧、光学透明形状记忆聚酰亚胺材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐空间原子氧、光学透明的热固性形状记忆聚酰亚胺及其制备方法和应用，本发明制备的热固性形状记忆聚酰亚胺具有优异形状记忆性能的同时具备光学透明的性能，并且能够在原子氧辐照下形成钝化层，保护内部材料不受原子氧进一步侵蚀。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种耐空间原子氧、光学透明的热固性形状记忆聚酰亚胺的制备方法，包括以下步骤：

将疏水性二氧化硅纳米颗粒和有机溶剂混合，得到二氧化硅分散液；

将所述二氧化硅分散液和二胺单体混合，得到二胺溶液；

将所述二胺溶液和二酐单体混合，进行缩聚反应，得到酐封端聚酰胺酸溶液；

将所述酐封端聚酰胺酸溶液和含磷的三胺交联剂混合，进行交联反应，得到交联的聚酰胺酸溶液；

在基底上涂覆所述交联的聚酰胺酸溶液，加热去除有机溶剂，之后进行热亚胺化反应，得到热固性形状记忆聚酰亚胺。

优选地，所述疏水性二氧化硅纳米颗粒的粒径为10～100nm。

优选地，所述二胺单体为4,4'-二氨基-2,2'-双三氟甲基联苯、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷和4,4'-二氨基二苯醚中的一种或几种；

所述二酐单体为4,4'-(4,4'-异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)和/或4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐。

优选地，所述二胺单体和二酐单体的摩尔比为0.9:1～0.99:1。

优选地，所述缩聚反应在室温条件下进行，所述缩聚反应的时间为8～24h。