[发明专利]一种耐紫外辐照的聚酰亚胺及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐紫外辐照的聚酰亚胺及其制备方法。该方法包括：在氮气或氩气保护下，将含邻位羟基二苯甲酮结构的二胺单体或含有邻位羟基二苯甲酮结构的二胺单体和其他二胺单体与二酐单体溶解在极性非质子溶剂中，搅拌反应，然后将得到的聚酰亚胺原液进行热环化或化学环化。该方法简单易得，且适用于工业化生产，同时通过合理调节共聚单体种类及配比可以获得所需特殊性能的聚酰亚胺材料，进一步拓展该材料的应用范围；制备得到的聚酰亚胺具有优异的耐紫外辐照性能和机械性能。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，特别涉及一种耐紫外辐照的聚酰亚胺及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着航空航天领域的不断发展，对材料性能的要求也越来越高。载荷高、升降过程内外压差变化大、服役环境中紫外线辐射和臭氧作用强烈，昼夜温差大等这些客观因素都对服役材料提出了更为苛刻的要求。目前使用的主要有芳香族聚酯(Vectran)、芳香族聚酰胺纤维(Kevlar)、聚对苯撑苯并二噁唑纤维(PBO)和超高分子量聚乙烯纤维(Spectra)等。虽然Kevlar和PBO相较于Vectran具有更高的机械性能和尺寸稳定性，然而分子链结构中含有的苯并噁唑和酰胺结构单元的强紫外吸收效应会加速紫外光辐照下的降解，影响材料的使用寿命和综合性能。

芳香族聚酰亚胺(Aromatic polyimide,PI)分子链中含有酰亚胺环，是一类综合性能优异的特种高分子材料。高度刚性的分子链结构赋予了其优异的机械性能、热稳定性和耐辐照性能等优点，还具有较低的热膨胀系数和介电常数，在航空航天、国防建设、微电子等高新技术领域得到了广泛的应用。得益于分子内较高的电子云堆积密度，聚酰亚胺具有较好的耐辐照特性，是有机高分子材料中耐紫外线辐照性能较佳的代表之一。但是在高强度长期的紫外线照射下，材料表面仍不可避免发生光化学反应，引发化学结构的降解与老化，导致材料相关性能的下降。因此，对聚酰亚胺材料的耐紫外辐照性的改性具有重要意义。

目前，中国专利CN105348750A公开了一种隔热防紫外汽车贴膜及其制备方法，具体包括将聚酰亚胺与纳米二氧化铈包覆的纳米氧化锌复合，提高材料的耐紫外线性能和耐热性能。中国专利CN103255501A公开了一种耐紫外线聚酰亚胺纤维的制备方法，具体包括将有机光稳定剂三氮唑类、二苯酮类或受阻胺类的一种或几种加入聚酰胺酸纺丝液中，通过湿法纺丝、干法纺丝或干喷湿纺法成型，通过环化和热牵伸得到耐紫外线的聚酰亚胺纤维。中国专利CN110845345A公开了一种耐紫外芳香型二胺单体及其制备方法，具体包括：将邻位羟基二苯甲酮结构引入芳香族二胺的侧链，与二酐单体聚合得到的聚酰亚胺具备耐紫外性性能的提升。上述方法大多将无机紫外屏蔽剂或有机紫外吸收剂作为抗紫外辐照客体掺杂到相应的聚酰亚胺材料中，从而增加聚酰亚胺材料的耐紫外辐照性能。其中使用无机紫外屏蔽剂的纳米粒子，由于其比表面积大，在聚酰亚胺材料中分散性差的问题很难完全解决，因此无法制备出均匀，性能稳定的聚酰亚胺材料。而添加的有机紫外吸收剂在高温下会挥发，导致耐热性能较差，同时不利于材料表面的致密，从而降低聚酰亚胺材料的耐紫外辐照性能。制备本征型耐紫外辐照聚酰亚胺能够有效解决以上难题，目前报道的是在聚酰亚胺结构侧链引入邻羟基二苯甲酮结构，但引入大侧链会破坏聚酰亚胺原有的聚合度及聚集态结构，对材料的机械性能、耐热性能等都有不利影响，耐紫外性能提升效果也并不理想。因此，将紫外线吸收耗散基团引入聚酰亚胺主链结构中，制备一种具备优异机械性能和耐紫外辐照性能的材料至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐紫外辐照的聚酰亚胺及其制备方法，以克服现有技术中聚酰亚胺材料耐紫外辐照性和机械性不佳的缺陷。

本发明提供一种耐紫外辐照的聚酰亚胺，所述聚酰亚胺的原料包括含有邻位羟基二苯甲酮结构的二胺单体，所述含有邻位羟基二苯甲酮结构的二胺单体结构式包括：

中的一种或几种，式中R为OH或H。

本发明还提供一种耐紫外辐照的聚酰亚胺的制备方法，包括：