CN107987292B - 一种光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，涉及一种形状记忆聚合物薄膜的制备方法。本发明为了解决现有的形状记忆聚酰亚胺只能通过直接加热的形式进行驱动的问题以及透光率低的问题。方法：一、将透明导电涂层溶液滴涂在支持基板上得到具有透明导电涂层的支持基板；二、将形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液涂覆在透明导电涂层上表面；三、对前驱体溶液进行热酰亚胺化；四、脱模和干燥。本发明制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的透光率高，力学性能高，是非接触式电致驱动。本发明适用于制备光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜。

Description

一种光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种形状记忆聚合物薄膜的制备方法。
背景技术
形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer)是一类新型功能高分子材料，这类材料受到温度、光、电、溶剂、磁等环境刺激时，能够做出相应的响应，从而回复到预先设定的形状。形状记忆聚合物不仅变形量大、赋形容易、形状响应温度便于调整，而且具有保温、绝缘性能好、不锈蚀、易着色、可印刷、质轻价廉等优点，在航空航天、信息、医疗、柔性电子(Flexible electronics)、光电产品等领域有广阔的应用前景。
现有方法制备的形状记忆聚酰亚胺存在颜色深和透光率低的问题；
现有方法制备的形状记忆聚酰亚胺颜色深的原因是分子内或分子间因电子移动形成的络合物易吸收可见光，进而导致现有的形状记忆聚酰亚胺呈黄色或褐色，在可见光的透光率较差，在波长400nm附近光被100％吸收，即透光率为0％，因而导致呈黄色或褐色的形状记忆聚酰亚胺难于应用于要求在可见光范围内有良好透明度的领域，如厚板显示器件、柔性太阳能电池的基板材料、光纤、光导波路、光学粘合剂等光学领域。同时现有的热塑型形状记忆聚酰亚胺的玻璃化转变温度高于170℃，热固型形状记忆聚酰亚胺的玻璃化转变温度高于300℃，因此热塑型形状记忆聚酰亚胺和热固型形状记忆聚酰亚胺很难通过溶剂、光、磁等驱动，因而只能通过直接加热的形式进行驱动，而直接加热的形式限制了形状记忆聚酰亚胺的应用领域，尤其是直接加热形式不可实现的领域。
现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺的透光率较低，在波长550nm处的透光率为71～81％；现有方法制备的光学透明形状记忆聚酰亚胺透光率低的原因为：现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺的原料中二胺和二酐摩尔比过低，化学反应将会生成短的分子链、降低有效分子链的数目，同时还会残留未发生反应的小分子物质，造成合成的聚酰亚胺的分子量较低，因而制备得到的光学透明形状记忆聚酰亚胺的力学性能较差。
发明内容
本发明为了解决现有的形状记忆聚酰亚胺只能通过直接加热的形式进行驱动，进而导致形状记忆聚酰亚胺的应用范围窄的问题，以及现有的形状记忆聚酰亚胺的透光率低的问题，提出一种光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法。
本发明光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法按以下步骤进行：
一、将透明导电涂层溶液滴涂在支持基板上，并在80～100℃下烧结10～60min，得到具有透明导电涂层的支持基板；
所述透明导电涂层的方块电阻为1～50Ω/sq；
所述透明导电涂层溶液为银纳米线导电溶液、碳纳米管导电溶液、透明导电墨水中一种或几种的混合液；
所述支持基板的材质为玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯；
二、将形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液涂覆在透明导电涂层上表面，然后将支持基板置于真空干燥箱中进行恒温处理；
其中，将支持基板置于真空干燥箱中进行恒温处理能够排出形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液中的气泡；
所述形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液的制备方法按以下步骤进行：将1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯加入到非质子极性溶剂中，在氮气保护和室温的条件下搅拌20～30min，然后向非质子极性溶剂中加入双酚A型二醚二酐，在氮气保护和室温的条件下搅拌18～24h，得到聚酰胺酸溶液；
所述聚酰胺酸溶液固含量为5～20wt％；
所述进行恒温处理的温度为30～50℃，处理时间为1～4h；
所述1,3-双(3-氨基苯氧基)苯4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的质量比为1:(0.3～5.1)；
所述的双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:(0.5～0.7)；
三、步骤二完成后对透明导电涂层上表面的形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液进行热酰亚胺化，得到形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜；
所述热酰亚胺化的工艺为：从室温以1～2℃/min的升温速率升温至70～90℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至100～130℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至160～180℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至190～200℃保温1～2℃/min，然后以1～2℃/min的升温速率升温至210～250℃保温1～2h；
其中，热酰亚胺化的工艺采用逐步升温式，能够充分排除气泡，充分挥发溶剂以及充分酰亚胺化；
四、步骤三完成后将基板置于80～100℃去离子水中1～3h，此时支持基板与形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜分离，将形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜干燥，即得到光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜；
所述干燥工艺为：干燥温度为100～120℃，干燥时间为1～3h。
本发明具备以下有益效果：
一、现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺的原料中二胺和二酐摩尔比过低，化学反应将生成短的分子链、降低有效分子链的数目，同时还会残留未发生反应的小分子物质，造成合成的聚酰亚胺的分子量较低，因而制备得到的光学透明形状记忆聚酰亚胺的力学性能降低。现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺在室温下的拉伸强度为100～120MPa，断裂延伸率为6～8％；现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺的原料中只有一种二胺和一种二酐，二胺为1,3-双(3-氨基苯氧基)苯，二胺与二酐的摩尔比为0.91：1，在波长550nm处的透光率为81％，当摩尔比为1:1时，在波长550nm处的透光率为71％。
本发明形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液制备过程中，双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:(0.5～0.7)，在这个质量范围内，1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总的物质的量与双酚A型二醚二酐的物质的量的比为1:1，即：形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液制备过程中，二胺与二酐的摩尔比为1:1。本发明通过在现有光学透明形状记忆聚酰亚胺合成的基础上，添加了含有间位取代结构和柔性醚链桥键结构的二胺，含有间位取代结构和柔性醚链桥键结构的二胺为4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯，继而通过调节聚酰亚胺分子链的扭曲程度来调节聚酰亚胺材料的光学透明性能，间位取代结构的存在会增大分子链的扭曲程度，降低主链上流动电荷的数量，提升材料的光学透明性能。此外通过两种二胺和一种二酐的共聚也会增加分子链的扭曲程度，于此同时也会破坏原有分子链的π-π相互作用。本发明制备的光学透明形状记忆聚酰亚胺在波长550nm处的透光率为86％。相比于现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺，本发明二胺与二酐的摩尔比为1:1，利于单体充分反应，本发明制备的形状记忆聚酰亚胺在室温下的拉伸强度为120～140MPa，断裂延伸率为10～14％；
二、通过本发明方法得到的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜中，形状记忆聚酰亚胺薄膜表面附着有导电涂层，制备过程中首先在导电涂层上涂覆形状记忆聚酰亚胺前驱体溶液，然后直接在导电涂层上固化形成形状记忆聚酰亚胺薄膜，从而省略了溶解已经固化完毕的形状记忆聚酰亚胺薄膜的转移过程，有效地降低了转移过程中所使用的能耗，转移后的导电涂层表面高度清洁无杂质，可用于制备形状记忆柔性电子器件，如形状记忆聚合物太阳能电池、形状记忆聚合物发光二极管、形状记忆聚合物薄膜二极管等；
三、现有的形状记忆聚酰亚胺采用的是直接加热使已经弯曲变形的形状记忆聚酰亚胺自动展开回复至初始形状，直接加热过程中，弯曲变形的形状记忆聚酰亚胺放置于加热台上，加热台的温度高于形状记忆聚酰亚胺材料的玻璃化转变温度以上15～20℃时形状记忆聚酰亚胺自动展开回复至初始形状；本发明制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜为非接触式电致驱动，对弯曲变形的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺中的导电涂层施加直流电压，导电涂层在电流的作用下会产生热量使已经弯曲变形的薄膜回复至初始形状。因此，本发明制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜在不适合直接加热的应用领域具有巨大的应用价值，如柔性电子、高温形状记忆领域、空间可展开结构等；并且本发明制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜具有优异的形状记忆性能，在外加电压的作用下能使其形状回复至初始形状，其形变回复率为98～100％，在30～50s内即可完全回复到初始形状；
四、本发明制备工艺简单、重复性好、成本低，可用于制备大面积光学透明电驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜；
五、本发明通过形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液的固含量控制实现对光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜厚度的控制，本发明制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜厚度为0.1～0.3mm；薄膜表面方块电阻为2～60Ω/sq。
附图说明：
图1为实施例1制备光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜过程中，形状记忆聚酰亚胺的合成工艺示意图，其中，BPDA为4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯，BAB为1,3-双(3-氨基苯氧基)苯，BPADA为双酚A型二醚二酐，PAA为聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸，PI为形状记忆聚酰亚胺；步骤A为缩聚反应，步骤B为热酰亚胺化；
图2为实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜与现有的聚酰亚胺薄膜的光学透明性对比图，其中1为实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜，2为现有的聚酰亚胺薄膜；实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜和现有的普通Kapton聚酰亚胺薄膜在相同的衬底上；
图3为实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的SEM扫描电镜图；
图4为图3的放大图。
具体实施方式：
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
具体实施方式一：本实施方式光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法按以下步骤进行：
一、将透明导电涂层溶液滴涂在支持基板上，并在80～100℃下烧结10～60min，得到具有透明导电涂层的支持基板；
所述透明导电涂层的方块电阻为1～50Ω/sq；
二、将形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液涂覆在透明导电涂层上表面，然后将支持基板置于真空干燥箱中进行恒温处理；
所述形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液的制备方法按以下步骤进行：将1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯加入到非质子极性溶剂中，在氮气保护和室温的条件下搅拌20～30min，然后向非质子极性溶剂中加入双酚A型二醚二酐，在氮气保护和室温的条件下搅拌18～24h，得到聚酰胺酸溶液；
所述1,3-双(3-氨基苯氧基)苯4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的质量比为1:(0.3～5.1)；
所述的双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:(0.5～0.7)；
三、步骤二完成后对透明导电涂层上表面的形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液进行热酰亚胺化，得到形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜；
四、步骤三完成后将基板置于80～100℃去离子水中1～3h，此时支持基板与形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜分离，将形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜干燥，即得到光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜。
本实施方式具备以下有益效果：
一、现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺的原料中二胺和二酐摩尔比过低，化学反应将生成短的分子链、降低有效分子链的数目，同时还会残留未发生反应的小分子物质，造成合成的聚酰亚胺的分子量较低，因而制备得到的光学透明形状记忆聚酰亚胺的力学性能降低。现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺在室温下的拉伸强度为100～120MPa，断裂延伸率为6～8％；现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺的原料中只有一种二胺和一种二酐，二胺为1,3-双(3-氨基苯氧基)苯，二胺与二酐的摩尔比为0.91：1，在波长550nm处的透光率为81％，当摩尔比为1:1时，在波长550nm处的透光率为71％。
本实施方式形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液制备过程中，双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:(0.5～0.7)，在这个质量范围内，1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总的物质的量与双酚A型二醚二酐的物质的量的比为1:1，即：形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液制备过程中，二胺与二酐的摩尔比为1:1。本实施方式通过在现有光学透明形状记忆聚酰亚胺合成的基础上，添加了含有间位取代结构和柔性醚链桥键结构的二胺，含有间位取代结构和柔性醚链桥键结构的二胺为4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯，继而通过调节聚酰亚胺分子链的扭曲程度来调节聚酰亚胺材料的光学透明性能，间位取代结构的存在会增大分子链的扭曲程度，降低主链上流动电荷的数量，提升材料的光学透明性能。此外通过两种二胺和一种二酐的共聚也会增加分子链的扭曲程度，于此同时也会破坏原有分子链的π-π相互作用。本实施方式制备的光学透明形状记忆聚酰亚胺在波长550nm处的透光率为86％。相比于现有的光学透明形状记忆聚酰亚胺，本实施方式二胺与二酐的摩尔比为1:1，利于单体充分反应，本实施方式制备的形状记忆聚酰亚胺在室温下的拉伸强度为120～140MPa，断裂延伸率为10～14％；
二、通过本实施方式方法得到的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜中，形状记忆聚酰亚胺薄膜表面附着有导电涂层，制备过程中首先在导电涂层上涂覆形状记忆聚酰亚胺前驱体溶液，然后直接在导电涂层上固化形成形状记忆聚酰亚胺薄膜，从而省略了溶解已经固化完毕的形状记忆聚酰亚胺薄膜的转移过程，有效地降低了转移过程中所使用的能耗，转移后的导电涂层表面高度清洁无杂质，可用于制备形状记忆柔性电子器件，如形状记忆聚合物太阳能电池、形状记忆聚合物发光二极管、形状记忆聚合物薄膜二极管等；
三、现有的形状记忆聚酰亚胺采用的是直接加热使已经弯曲变形的形状记忆聚酰亚胺自动展开回复至初始形状，直接加热过程中，弯曲变形的形状记忆聚酰亚胺放置于加热台上，加热台的温度高于形状记忆聚酰亚胺材料的玻璃化转变温度以上15～20℃时形状记忆聚酰亚胺自动展开回复至初始形状；本实施方式制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜为非接触式电致驱动，对弯曲变形的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺中的导电涂层施加直流电压，导电涂层在电流的作用下会产生热量使已经弯曲变形的薄膜回复至初始形状。因此，本实施方式制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜在不适合直接加热的应用领域具有巨大的应用价值，如柔性电子、高温形状记忆领域、空间可展开结构等；并且本实施方式制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜具有优异的形状记忆性能，在外加电压的作用下能使其形状回复至初始形状，其形变回复率为98～100％，在30～50s内即可完全回复到初始形状；
四、本实施方式制备工艺简单、重复性好、成本低，可用于制备大面积光学透明电驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜；
五、本实施方式通过形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液的固含量控制实现对光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜厚度的控制，本实施方式制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜厚度为0.1～0.3mm；薄膜表面方块电阻为2～60Ω/sq。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述透明导电涂层溶液为银纳米线导电溶液、碳纳米管导电溶液、透明导电墨水中一种或几种的混合液。其他步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一所述支持基板的材质为玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯。其他步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述聚酰胺酸溶液固含量为5～20wt％。其他步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二所述所述进行恒温处理的温度为30～50℃，处理时间为1～4h。其他步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二所述1,3-双(3-氨基苯氧基)苯4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的质量比为1:0.84。其他步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二所述的双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:0.621。其他步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三所述热酰亚胺化的工艺为：从室温以1～2℃/min的升温速率升温至70～90℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至100～130℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至160～180℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至190～200℃保温1～2℃/min，然后以1～2℃/min的升温速率升温至210～250℃保温1～2h。其他步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤三所述热酰亚胺化的工艺为：从室温以2℃/min的升温速率升温至80℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至110℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至180℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至200℃保温2℃/min，然后以2℃/min的升温速率升温至250℃保温2h。其他步骤和参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤四所述干燥工艺为：干燥温度为100～120℃，干燥时间为1～3h。其他步骤和参数与具体实施方式一至九之一相同。
采用以下实验验证本发明的有益效果：
实施例1：
本实施例光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法按以下步骤进行：
一、将透明导电涂层溶液滴涂在支持基板上，并在90℃下烧结20min，得到具有透明导电涂层的支持基板；
所述透明导电涂层的方块电阻为25Ω/sq；
所述透明导电涂层溶液为银纳米线导电溶液；
所述支持基板的材质为玻璃；
二、将形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液涂覆在透明导电涂层上表面，然后将支持基板置于真空干燥箱中进行恒温处理；
所述形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液的制备方法按以下步骤进行：将1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯加入到非质子极性溶剂中，在氮气保护和室温的条件下搅拌30min，然后向非质子极性溶剂中加入双酚A型二醚二酐，在氮气保护和室温的条件下搅拌24h，得到聚酰胺酸溶液；
所述聚酰胺酸溶液固含量为15wt％；
所述进行恒温处理的温度为50℃，处理时间为3h；
所述1,3-双(3-氨基苯氧基)苯4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的质量比为1:0.84；
所述的双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:0.621；
三、步骤二完成后对透明导电涂层上表面的形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液进行热酰亚胺化，得到形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜；
所述热酰亚胺化的工艺为：从室温以2℃/min的升温速率升温至80℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至110℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至180℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至200℃保温2℃/min，然后以2℃/min的升温速率升温至250℃保温2h；
四、步骤三完成后将基板置于100℃去离子水中3h，此时支持基板与形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜分离，将形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜干燥，即得到光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜；
所述干燥工艺为：干燥温度为110℃，干燥时间为2h。
本实施例制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚酰亚胺薄膜厚度为0.3mm；薄膜表面方块电阻为27Ω/sq；在外加电压的作用下能使其形状回复至初始形状，其形变回复率为99％，在35s内即可完全回复到初始形状；本实施例制备的光学透明形状记忆聚酰亚胺在波长550nm处的透光率为86％；本实施例制备的形状记忆聚酰亚胺在室温下的拉伸强度为140MPa，断裂延伸率为14％；
图1为实施例1制备光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜过程中，形状记忆聚酰亚胺的合成工艺示意图，其中，BPAD为4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯，BAB为1,3-双(3-氨基苯氧基)苯，BPADA为双酚A型二醚二酐，PAA为聚酰亚胺的前驱体聚酰胺酸溶液，PI为形状记忆聚酰亚胺；步骤A为缩聚反应，步骤B为热酰亚胺化；
图2为实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜与现有的Kapton聚酰亚胺薄膜的光学透明性对比图，其中1为实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜，2为现有的Kapton聚酰亚胺薄膜；实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜和现有的普通Kapton聚酰亚胺薄膜在相同的衬底上。从图2可以看出，实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的光学透明性显著优于现有的Kapton聚酰亚胺薄膜；图3为实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的SEM扫描电镜图；图4为图3的放大图；从图3和图4中可以看出，实施例1制备的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜中银纳米线导电涂层在光学透明形状记忆聚酰亚胺薄膜表面分布均匀。

Claims (8)

1.一种光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：
一、将透明导电涂层溶液滴涂在支持基板上，并在80～100℃下烧结10～60min，得到具有透明导电涂层的支持基板；
所述透明导电涂层的方块电阻为1～50Ω/sq；
二、将形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液涂覆在透明导电涂层上表面，然后将支持基板置于真空干燥箱中进行恒温处理；
所述形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液的制备方法按以下步骤进行：将1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯加入到非质子极性溶剂中，在氮气保护和室温的条件下搅拌20～30min，然后向非质子极性溶剂中加入双酚A型二醚二酐，在氮气保护和室温的条件下搅拌18～24h，得到聚酰胺酸溶液；
所述1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的质量比为1:(0.3～5.1)；
所述的双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:(0.5～0.7)；
步骤二所述聚酰胺酸溶液固含量为5～20wt％；
三、步骤二完成后对透明导电涂层上表面的形状记忆聚酰亚胺的前驱体溶液进行热酰亚胺化，得到形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜；
步骤三所述热酰亚胺化的工艺为：从室温以1～2℃/min的升温速率升温至70～90℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至100～130℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至160～180℃保温1～2h，然后以1～2℃/min的升温速率升温至190～200℃保温1～2℃/min，然后以1～2℃/min的升温速率升温至210～250℃保温1～2h；
四、步骤三完成后将基板置于80～100℃去离子水中1～3h，此时支持基板与形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜分离，将形状记忆聚酰亚胺/导电涂层薄膜干燥，即得到光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜；
步骤四中所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜在室温下的拉伸强度为120～140MPa，断裂延伸率为10～14％，在波长550nm处的透光率为86％。
2.根据权利要求1所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：步骤一所述透明导电涂层溶液为银纳米线导电溶液、碳纳米管导电溶液、透明导电墨水中一种或几种的混合液。
3.根据权利要求1或2所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：步骤一所述支持基板的材质为玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
4.根据权利要求1或2所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：步骤二所述进行恒温处理的温度为30～50℃，处理时间为1～4h。
5.根据权利要求4所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：步骤二所述1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、 4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的质量比为1:0.84。
6.根据权利要求5所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：步骤二所述的双酚A型二醚二酐的质量与1,3-双(3-氨基苯氧基)苯和4,4'-双(4-氨基苯氧基)联苯的总质量比为1:0.621。
7.根据权利要求1所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：步骤三所述热酰亚胺化的工艺为：从室温以2℃/min的升温速率升温至80℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至110℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至180℃保温2h，然后以2℃/min的升温速率升温至200℃保温2℃/min，然后以2℃/min的升温速率升温至250℃保温2h。
8.根据权利要求7所述的光学透明电致驱动型形状记忆聚合物薄膜的制备方法，其特征在于：步骤四所述干燥工艺为：干燥温度为100～120℃，干燥时间为1～3h。
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