【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠及其制備方法，屬于聚合物氣凝膠材料領域。
技術介紹
1、具有高孔隙率的形狀記憶聚合物氣凝膠是一類具有超低密度的新型特殊材料，其將氣凝膠的獨特性能(如超低密度、高比表面積和孔隙率)和聚合物在形狀記憶方面的亮點相結合，所以它在傳感器、仿生結構、可展開面板等領域有著諸多應用前景。而現如今人們對形狀記憶聚合物氣凝膠的研究主要集中在聚氨酯、聚己內酯、納米纖維素等材料，而由這些材料制備的形狀記憶氣凝膠存在力學性能差、轉變溫度較低(小于120℃)等問題，無法滿足航空航天或其他高溫場景下的需求。
2、而聚酰亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一，其具有優異的熱穩定性，耐高溫達400℃以上，長期使用溫度范圍在-200～300℃之間，同時還有著出色的機械性能等特點，最重要的是它的剛性結構使得它的tg普遍高于200℃。所以利用聚酰亞胺制備形狀記憶氣凝膠有望拓展形狀記憶聚合物氣凝膠在航空航天及其他高溫領域的應用。
3、由聚酰亞胺制備的氣凝膠材料具有輕質高強、分子可設計性強、介電常數低等優勢，但聚酰亞胺氣凝膠是一種高孔隙率的隔熱材料，存在著熱導率低的問題，與形狀記憶快速熱響應相矛盾。若能將聚酰亞胺氣凝膠熱導率適當提升，緩和聚酰亞胺氣凝膠骨架中熱傳遞慢而導致響應速率慢的矛盾，進而可制備具有形狀記憶性能的聚酰亞胺氣凝膠，促進聚酰亞胺氣凝膠在空間智能結構中的應用。
4、目前提高聚酰亞胺基材料熱導率的方式主要是通過填充導熱材料制備聚酰亞胺基導熱復合材料，該方式通常需要添
技術實現思路
1、[技術問題]
2、現有形狀記憶聚酰亞胺氣凝膠主要有聚酰亞胺基復合氣凝膠和純聚酰亞胺氣凝膠。聚酰亞胺基復合氣凝膠主要是通過在聚酰亞胺氣凝膠中填充大量填料，其導熱性能得到明顯改善，但形狀記憶性能仍存在較大提升空間。而已報道的純聚酰亞胺氣凝膠主要是通過對聚酰亞胺氣凝膠進行分子結構上的設計，其形狀記憶性能表現較為優異，但其導熱性能并未有明顯提升，形狀回復速率較低。
3、[技術方案]
4、針對現有技術存在的缺陷與不足，本專利技術的目的在于提高形狀記憶聚酰亞胺氣凝膠的熱導率，平衡聚酰亞胺氣凝膠低熱導率與形狀記憶所需快速熱響應之間的矛盾；同時改善聚酰亞胺氣凝膠形狀記憶性能較差等問題，進而制備出一種具有優異形狀記憶性能的聚酰亞胺氣凝膠材料，促進聚酰亞胺氣凝膠材料在輕質智能形變材料領域的應用。
5、具體是以液晶二胺、柔性二胺、液晶二酐單體進行共聚，反應后加入熱固化劑繼續反應，得到聚酰胺酸溶液；將聚酰胺酸溶液在超純水中進行溶劑置換，冷凍和干燥后得到聚酰胺酸干絲；再將聚酰胺酸干絲與三乙胺配制成聚酰胺酸水溶液，將聚酰胺酸水溶液注入硅膠模具中，并在頂部為銅板的定制冷凍循環裝置上進行定向冷凍鑄造，成型后冷凍干燥、熱亞胺化和固化，即得到具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠。
6、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
7、本專利技術的第一個目的是提供一種具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠，所述液晶聚酰亞胺氣凝膠的形狀固定率≥99％，形狀回復率≥97％：室溫下熱導率≥0.09wm-1k-1。
8、本專利技術的第二個目的是提供一種具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠的制備方法，所述方法包括如下步驟：
9、(1)將液晶二胺、柔性二胺單體和液晶二酐單體在n-甲基吡咯烷酮(nmp)中進行縮聚反應，反應后加入熱固化劑，繼續反應，得到聚酰胺酸溶液；將聚酰胺酸溶液進行溶劑置換，再經冷凍和冷凍干燥，得到聚酰胺酸干絲；
10、(2)將步驟(1)所得的聚酰胺酸干絲與三乙胺加入超純水中，加熱攪拌均勻，得到聚酰胺酸水溶液；
11、(3)將步驟(2)所得的聚酰胺酸水溶液注入硅膠模具中，并將模具置于頂部為銅板的定制冷凍循環裝置上進行定向冷凍鑄造，成型后將其放入冷凍干燥機中冷凍干燥，得到聚酰胺酸氣凝膠；
12、(4)將步驟(3)所得的聚酰胺酸氣凝膠進行熱亞胺化和熱固化，即得到液晶聚酰亞胺氣凝膠，即為具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠。
13、在一種實施方式中，步驟(1)所述液晶二胺單體為1,3-雙(4-氨苯氧基)苯(tpe-r)、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯(tpe-q)中一種或兩種。
14、在一種實施方式中，步驟(1)所述柔性二胺單體為1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯(tpe-m)。
15、在一種實施方式中，步驟(1)所述液晶二酐單體為4,4'-對苯二氧雙鄰苯二甲酸酐(hqdpa)。
16、在一種實施方式中，步驟(1)所述熱固化機為4-乙炔基苯胺(4-ea)、納迪克酸酐(na)中一種或兩種。
17、在一種實施方式中，步驟(1)所述液晶二胺單體和柔性二胺單體的摩爾比為1：(0-1)，液晶二胺單體和液晶二酐單體的摩爾比為1：(0.95-2.5)，優選為1：(2.01-2.20)。
18、在一種實施方式中，步驟(1)所述液晶二胺與熱固化劑的摩爾比為1：(0-0.1)，優選為1：0.06。
19、在一種實施方式中，步驟(1)所述縮聚反應在冰水浴中進行，反應時間為12-18h。
20、在一種實施方式中，步驟(1)所述加入熱固化劑后反應時間為3-6h。
21、在一種實施方式中，步驟(1)所述聚酰胺酸溶液固含量為10-20wt％。
22、在一種實施方式中，步驟(1)所述溶劑置換時間為0.5-2h。
23、在一種實施方式中，步驟(2)所述加熱攪拌轉速為500-1000rpm，溫度為36-42℃，時間為0.5h-3h。
24、在一種實施方式中，步驟(2)所述聚酰胺酸水溶液中聚酰胺酸的濃度為100～120mg/ml。
25、在一種實施方式中，步驟(3)所述頂部為銅板的定制冷凍循環裝置具體為上部是銅板，周圍是保溫材料層的正方體盒子，盒內是-40℃-100℃的無水乙醇。
26、在一種實施方式中，步驟(3)所述定向冷凍鑄造的溫度為-120～-20℃，時間為1-24h。
27、在一種實施方式中，步驟(3)所述冷凍干燥機的溫度為-80～-20℃，時間為48～96h。
28、在一種實施方式中，步驟(4)所述熱亞胺化的溫度為25-350℃；時間為0.5～3h。
29、在一種實施方式中，步驟(4)所述熱固化溫度為270～330℃。
30、在一種實施方式中，步驟(4)所述熱亞胺化和熱固化具體可選如下溫度過程：100-150℃下處理0.5-1.5小時，200-250℃下處理0.5-1.5小時，270-330℃下處理0.5-1.5小時。
31、在一種實施方式中，步驟(4)所述熱亞胺化和熱固化需在惰性氣氛下進行本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠，其特征在于，所述液晶聚酰亞胺氣凝膠的形狀固定率≥99％，形狀回復率≥97％：室溫下熱導率≥0.09W?m-1K-1。
2.一種具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述液晶二胺單體為1,3-雙(4-氨苯氧基)苯、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯中的一種或兩種。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述柔性二胺單體為1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述熱固化機為4-乙炔基苯胺、納迪克酸酐中一種或兩種。
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述液晶二胺單體和柔性二胺單體的摩爾比為1：(0-1)，液晶二胺單體和液晶二酐單體的摩爾比為1：(0.95-2.5)。
7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述液晶二胺與熱固化劑的摩爾比為1：(0-0.1)。
8.根據
9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(3)所述定向冷凍鑄造的溫度為-120～-20℃，時間為1-24h。
10.權利要求1所述的具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠或權利要求2～9任一所述的制備方法制備獲得的液晶聚酰亞胺氣凝膠在隔熱材料、航空航天飛行器、可展開面板、輕質智能形變材料方面中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠，其特征在于，所述液晶聚酰亞胺氣凝膠的形狀固定率≥99％，形狀回復率≥97％：室溫下熱導率≥0.09w?m-1k-1。
2.一種具有優異形狀記憶性能的液晶聚酰亞胺氣凝膠的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述液晶二胺單體為1,3-雙(4-氨苯氧基)苯、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯中的一種或兩種。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述柔性二胺單體為1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(1)所述熱固化機為4-乙炔基苯胺、納迪克酸酐中一種或兩種。
6.根據權利要求2所述的方法，其特...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。