聚醯亞胺薄膜及其製備方法與應用的製作方法
2023-11-05 18:37:02 2
專利名稱：聚醯亞胺薄膜及其製備方法與應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於空間環境穩定性聚合物材料領域，涉及一種具有高透明性與低太陽吸收發射比的聚醯亞胺薄膜及其製備方法與應用。
背景技術：
太空飛行器在運行過程中經常要暴露於複雜的空間環境中，如高低溫循環、紫外與深紫外輻射、帶電粒子輻射、宇宙微塵和碎片以及低地球軌道(LEO)中的原子氧等。這些苛刻的環境會引起太空飛行器表面及內部聚合物材料的降解，從而嚴重影響到在軌太空飛行器的壽命(Dever J, Banks B, Groh K D, Miller S.Degradation of spacecraft materials, in Handbook of Environmental Degradation of Materials,Kuta M(ed.),William Andrew, New York, 2005, pp 465 501)。為了延長在軌太空飛行器的使用壽命，需要對太空飛行器進行防護與加固。聚醯亞胺(PI)薄膜就是針對太空飛行器組件的熱防護而開發的一類聚合物。但普通型PI薄膜，如聚(均苯四甲酸二酐-二氨基二苯醚)(PMDA-ODA)，由於其分子結構中分子鏈間存在較強的共軛作用，因此薄膜的透明性較差、太陽吸收係數較高。這些不利因素均限制了其在空間飛行器光學組件的熱防護。一般而言，用於熱防護的聚合物塗層，其太陽吸收發射比越低，則在飛行器表面可以實現的溫降程度越大(趙飛明，張廉正，曾一兵，王慧，石蘇星，低太陽吸收係數、高熱發射率有機矽熱控塗層進展，宇航材料工藝，1998，3 11 14，48)。針對普通型PI薄膜相對較差的透明性以及高太陽吸收係數，人們嘗試了多種改性途徑。例如，美國國家航空航天局 (NASA)從20世紀80年代開始研製開發了一系列高透明性PI薄膜。其中LaRC-CPl與CP2 的結構如下圖所示。這兩類材料是針對NASA的下一代太空望遠鏡(NGST)計劃而開發的可穩定工作於太空環境下的PI材料。測試結果表明，LaRC-CPl薄膜可在地球同步軌道(GEO) 環境中穩定使用10年以上。
權利要求
1.式I結構通式所示化合物，
2.根據權利要求1所述的化合物，其特徵在於所述式I結構通式中，η為20-40的整數。
3.根據權利要求1或2所述的化合物，其特徵在於所述式I結構通式所述化合物是按照權利要求4-7任一所述方法製備而得。
4.一種製備權利要求1或2所述化合物的方法，包括如下步驟1)將芳香族二胺與2，3，3',4' -二苯醚四酸二酐於有機溶劑中混勻進行反應，反應完畢得到均相液體體系；2)向所述步驟1)所得均相液體體系中加入乙酸酐和吡啶混勻進行反應，反應完畢得到權利要求1或2所述化合物。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於所述步驟1)中，所述芳香族二胺選自3， 4-二氨基二苯醚、3，3』_二氨基二苯醚、1，4_雙0』-氨基苯氧基)苯、1，3_雙(4-氨基苯氧基)苯、1，3-雙(3，-氨基苯氧基)苯、1，4_雙0，-氨基苯氧基)六氟異丙烷、2，2，_雙三氟甲基-4，4'-聯苯二胺、2，5_雙[(4-氨基苯氧基)苯基]二苯基氧化膦、3，5_雙[(3-氨基苯氧基)苯基]二苯基氧化膦和2，5-雙[(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]二苯基氧膦中的至少一種；所述有機溶劑選自N-甲基吡咯烷酮、間甲酚、N，N-二甲基甲醯胺、N， N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、環戊酮、環己酮、四氫呋喃和1，2_ 二氯乙烷中的至少一種， 優選N-甲基吡咯烷酮和間甲酚中的至少一種。
6.根據權利要求4或5所述的方法，其特徵在於所述步驟1)中，所述2，3， 3'，4' - 二苯醚四酸二酐與芳香族二胺的摩爾比為1.00 (0.95 1.00)，優選為 1. 00 (0. 99 1. 00)；所述步驟幻中，所述2，3，3' ,4' - 二苯醚四酸二酐與所述乙酸酐的摩爾比為 1.00 (2. 00 10. 00)，優選為1.00 3.00，所述2，3，3' ,4' -二苯醚四酸二酐與吡啶的摩爾比為1.00 (2. 00 8. 00)，優選為1.00 3.00。
7.根據權利要求4-6任一所述的方法，其特徵在於所述步驟1)反應步驟中，時間為 10 30小時，優選為20 25小時，溫度為0-35°C，優選15_25°C ；所述步驟2)反應步驟中，時間為10 30小時，優選為20 25小時，溫度為0_35°C， 優選 15-25 0C ο
8.權利要求1或2所述化合物製備得到的樹脂或膜。
9.權利要求8所述樹脂或膜在製備太空飛行器的熱防護器件、太陽能電池陣列的基板、天線反射器、天線收集器或太陽帆中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種聚醯亞胺薄膜及其製備方法與應用。構成該聚醯亞胺薄膜的化合物為式I結構通式所示化合物。該類聚醯亞胺是以芳香族二酐2，3，3′，4′-二苯醚四酸二酐(aODPA)與一系列芳香族二胺單體為原料，通過化學醯亞胺化製得聚醯亞胺樹脂。按上述工藝製備的聚醯亞胺薄膜具有優良的光學透明性、低太陽吸收發射比以及良好的耐熱穩定性，可用於太空飛行器的熱防護以及太陽能電池陣列基板、天線反射/收集器或太陽帆的製作，具有重要的應用價值。(式I)
文檔編號C08L79/08GK102167824SQ201110025310
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者劉金剛, 宋海旺, 李卓, 楊士勇 申請人:中國科學院化學研究所