CN113417145B - 一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布及其制备方法。该方法包括：将聚酰亚胺纤维编织成布，将得到的聚酰亚胺纤维布裁取，浸渍于形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压定型，然后置于基体上，于单侧表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合液，热处理，脱膜，烘干。该方法简便、高效，制备得到的双向形状记忆聚酰亚胺纤维布具有优异的力学与热学性能，形状记忆形变量大，变形温度在较大的温度范围内可调，填补了双向形状记忆聚酰亚胺领域的空白。

Description

一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布及其制备方法
技术领域
本发明属于智能聚合物材料及其制备领域，特别涉及一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布及其制备方法。
背景技术
形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer,SMP)是一类能够感知外部热、光、电、磁等刺激，进而按预设路径做出响应行为的新型功能材料，它集传感、控制和驱动功能于一体的特点，使其在空间可展开结构、生物医学设备、柔性电子设备、传感器等方面发挥重要作用。聚酰亚胺是一种含有多元酰亚胺环的高分子聚合物，也是耐高温性能最好的一类高分子，具有优异的热学、力学、化学稳定性及抗辐射等综合性能，在航空航天、国防军工、微电子等领域有广泛的应用。
通过对分子结构或加工工艺的设计，引入形状记忆功能，制备可适用于空间等极端环境下的新型智能聚酰亚胺材料，具有重要的科学与工程意义。如中国专利CN201410221970.4，中国专利CN201410218664.5通过在结构中引入柔性单体4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、4,4'-二氨基二苯醚和4,4’-二氨基二苯醚、双酚A型二醚二酐制备出具有形状记忆功能的热塑性聚酰亚胺；中国专利CN201810042972.5公开了一种可层压及焊接的高性能热固性形状记忆聚酰亚胺，即将胺封端的聚酰胺酸齐聚物在较低温度下与多聚甲醛形成动态共价键，进一步高温处理，得到聚六氢化三嗪交联的热固性聚酰亚胺，进一步提高了形状记忆性能，同时兼顾可加工性；但这些方法制备的聚酰亚胺只具备单向形状记忆功能，即在刺激下，只能实现从临时形状回复到永久形状的单向、单次/多次转换。
在双向形状记忆聚合物方面，目前主要采用三种策略(例如中国专利CN201380067418.8，中国专利CN201410234045.5)：1、液晶弹性体；2、形状记忆材料—弹性体组成的粘合结构；3、化学/物理交联的结晶聚合物；三种制备方法各有利弊，其中方法1制备条件苛刻，价格昂贵；方法2受到材料间结合力的限制，循环过程中形状不稳定；方法3要求材料具有优异的结晶性，材料范围受限；此外，目前尚无制备双向形状记忆性能聚酰亚胺纤维布的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布及其制备方法，以克服现有技术中双向形状记忆聚合物循环过程中不稳定以及制备条件苛刻、材料范围受限等缺陷。
本发明提供一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，将聚酰亚胺纤维编织成布，浸渍于形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压定型，然后置于基体上，在单侧表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合液，热处理，脱膜，烘干得到。
所述聚酰亚胺纤维为商业化聚酰亚胺纤维，具有耐高温、高强高模的特性，优选自江苏奥神新材料有限公司旗下Suplon、高强高模纤维和Fitlon中一种或几种。
所述聚酰亚胺纤维布组织为平纹或斜纹，经、纬纱密度为10～20×10～20根/10cm。
所述基体包括玻璃片、聚四氟乙烯板、硅片中的一种或几种。
本发明还提供一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布的制备方法，包括：
(1)将聚酰亚胺纤维编织成布，浸渍于形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压定型，其中形状记忆聚酰亚胺聚合液的浓度为5～20wt％；
(2)将步骤(1)中定型后的聚酰亚胺纤维布置于基体上，单侧表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合液，热处理，降温，脱膜，烘干，收集样品，得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，其中形状记忆聚酰亚胺聚合液与步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合液相同。
所述步骤(1)中将聚酰亚胺纤维编织成布是采用剑杆织布机。
所述步骤(1)中聚酰亚胺纤维布在浸渍之前可以进行裁取，裁取规格为5～15×5～15cm。
所述步骤(1)中浸渍时间为5～20min。
所述步骤(1)中热压定型的工艺参数为：热压温度为200～350℃，升温速率为5～15℃/min，压力为5～15MPa，时间为20～40min。
所述步骤(1)中聚酰亚胺聚合液的制备方法包括：将二酐和二胺以摩尔比1～1.05:1加入溶剂中，190～210℃下反应10～15h，降温，即得，其中，二胺和二酐总质量占二胺、二酐和溶剂总质量的5～20％。
所述二酐包括：
Figure BDA0003069621120000021
Figure BDA0003069621120000022
中的一种或几种。
所述二胺包括
Figure BDA0003069621120000023
Figure BDA0003069621120000024
中的一种或几种。
所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP。
所述步骤(2)中刷涂厚度为5～200μm。
所述步骤(2)中刷涂的涂层形状为四边形、网格形、波浪形、三角形、圆形中一种或多种组合的图形。
所述步骤(2)中热处理是在真空烘箱中进行。
所述步骤(2)中热处理的工艺参数为：以2～3℃/min的速率升温至50～80℃，恒温60～90h，以10～15℃/min的速率升温至100～120℃，恒温1～2h，以10～15℃/min的速率升温至200～220℃，恒温1～2h，以10～15℃/min的速率升温至300～320℃，恒温1～2h，最后以2～4℃的速率降温至30℃。
所述步骤(2)中脱膜为：将形状记忆聚酰亚胺纤维布基板浸入去离子水中至纤维布脱离基板。
所述步骤(2)中烘干为：鼓风烘箱110℃条件下，将聚酰亚胺纤维布烘干3～4h。
本发明还提供一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布在功能纺织品、空间可展开结构或国防军工中的应用。
本发明涉及的形状记忆聚酰亚胺聚合物涂层的玻璃态与橡胶态间，储能模量具有大于或等于三个数量级的差值，使其在升或降温过程中具有可调的形变力；其橡胶态的储能模量小于或等于50MPa，便于发生弯曲或拉伸变形。
本发明基于聚合物性能与结构的原理，采用将聚酰亚胺纤维布浸渍形状记忆聚酰亚胺聚合物，热压定型后，进一步在表面涂覆形状记忆聚酰亚胺聚合物的方法，经高温热处理，制备出具有双向形状记忆的聚酰亚胺纤维布。涂层与聚酰亚胺纤维布间通过分子间作用力紧密连接，克服了双向形状记忆聚合物造价昂贵、循环过程中稳定性不足的问题。
本发明中作为基体的聚酰亚胺纤维布，提供形状记忆储能功能；及作为表面涂层的形状记忆聚酰亚胺聚合物，提供形状记忆收缩功能。热处理过程中，形状记忆聚酰亚胺聚合物去除溶剂，基于分子链适宜的活动性，此时分子结构趋向收缩，由此产生的收缩力与聚酰亚胺纤维布基体产生的抗拉伸力达到平衡时，聚合物具有了稳定的临时形状，此时分子链弹性模量低，临时形状接近聚酰亚胺纤维布的初始形状，即平直状态；降温过程中，形状记忆聚酰亚胺聚合物分子链弹性模量增大，拉动聚酰亚胺纤维布弯曲，将弯曲势能储存在聚酰亚胺纤维布中，得到稳定的永久形状，即弯曲状态；当再次升温时，储存有弯曲势能的聚酰亚胺纤维布提供回复力，拉动弹性模量降低的形状记忆聚酰亚胺聚合物回复到临时形状；整个过程中，通过表面刷涂工艺可有效控制聚酰亚胺聚合液的厚度，使纤维布正反两面形成一定的厚度差，在一定范围内，该厚度差影响了聚合物内部分子量的收缩力，从而可在降温过程中，拉动聚酰亚胺纤维布储存更多的弯曲势能，进而使永久形状具有更大的弯曲形变率与弯曲形变回复率；由于两部分独立发挥作用，重复上述过程，可在稳定的临时形状与永久形状间转换，使聚酰亚胺纤维布具有了双向形状记忆的功能。该材料形状稳定性好，形变量大，耐高温、无外应力驱动、力学性能优异，且变形温度在较大的温度范围内(形状记忆聚酰亚胺Tg±20℃)可调。另外，将聚酰亚胺纤维布首先在聚酰亚胺聚合液中进行浸渍，可避免刷涂溶液时其在纤维布中的漏失，从而使纤维布正反两面的厚度差得以更好的控制。
本发明机织成布的过程中，改变织物结构，可调节聚酰亚胺纤维布的储能能力，因此，织物组织可为平纹或斜纹的一种。
有益效果
(1)本发明简便、高效，制备得到的双向形状记忆聚酰亚胺纤维布具有优异的力学与热学性能，形状记忆形变量大，变形温度在较大的温度范围内(形状记忆聚酰亚胺Tg±20℃)可调，填补了双向形状记忆聚酰亚胺领域的空白。
(2)本发明制备的双向形状记忆聚酰亚胺纤维布质量损失5％时的分解温度大于500℃，当加热到950℃时，残碳率大于51％，具有优异的热稳定性，可应用于高温环境中。
(3)本发明制备的双向形状记忆聚酰亚胺纤维布形状记忆转变温度为250～360℃，在10次循环后，双向形状回复率>95％，双向弯曲形状应变大于50％，具有优异形状记忆热循环稳定性。
附图说明
图1是本发明样品的示意图(a)与实物图(b)。
图2是本发明实施例2制备的双向形状记忆聚酰亚胺纤维布形状记忆循环过程中形状变化，其中a)初始形状；b)加热至260℃时形状；c)降温至30℃时形状；d)循环10次后，加热至260℃时形状；e)循环10次后，降温至30℃时形状。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
原料：聚酰亚胺纤维，购自江苏奥神新材料有限公司旗下Suplon型纤维；二酐、二胺以及N-甲基吡咯烷酮(NMP)均购于国药。
力学性能通过Instron(5956)测量，应力加载速度10mm/min，样条规格：5×80mm；
热学稳定性通过TGA(耐驰)测量，热流流速10℃/min，氮气气氛，样品量：5～10mg；
双向形状记忆聚酰亚胺纤维布按如下方法计算其弯曲形变率与弯曲形变回复率：
将待测试的样品裁剪成40×5mm的样条；
Rε弯曲＝(L临时-L永久)/L永久×100
其中：Rε弯曲：弯曲形变率
L临时：样条处于临时形状时，样条两端距离；
L永久：样条处于永久形状时，样条两端距离；
Rr＝(Ln，临时-Ln，永久)/(Ln，临时-Ln-1，永久)*100
其中：Rr：弯曲形变回复率
Ln，临时：第n(本测试中，n＝10，下同)次循环，样条处于临时形状时，样条两端距离；
Ln，永久：第n次循环，样条处于永久形状时，样条两端距离；
Ln-1，永久：第n-1次循环，样条处于永久形状时，样条两端距离。
实施例1
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法：将5.8466g(0.02mol)1,3-双(4’-氨基苯氧基)苯与8.8848g(0.02mol)4，4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐依次加入装有279.9ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)的三口烧瓶中，氮气气氛，200℃条件下反应12h，降至室温，备用；其主要指标为：凝胶色谱测定，重均分子量30kg/mol～40kg/mol。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍5min于30ml步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)将步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，单侧表面刷涂0.3ml的步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合物，涂刷形状为正方形(5ⅹ5cm)，真空烘箱3℃/min的速率升温至60℃，恒温72h；15℃/min的速率升温至100℃，恒温1h；10℃/min的速率升温至200℃，恒温1h；相同速率升温至300℃，恒温1h；最后以2℃/min的速率降温至30℃；将形状记忆聚酰亚胺纤维布基板浸入去离子水中至纤维布脱离基板，鼓风烘箱110℃条件下，将聚酰亚胺纤维布烘干3h，得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，纤维布断裂强度2.7GPa，拉伸模量117GPa，5％的失重温度509℃，950℃时的残碳率53.1％，弯曲形变率31％，弯曲形变回复率98％。
聚酰亚胺纤维布具有较大的弯曲形变，形变率达31％，经过10轮双向形状记忆循环测试(由初始形状加热至260℃时，再降温至30℃，循环10次)后，聚酰亚胺纤维布形状回复率达98％。循环测试过程中，形状转变温度为260℃，材料具有较好的耐高温性能。
实施例2
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法按照实施例1，将N-甲基吡咯烷酮(NMP)用量改为83.48ml，其余均与实施例1相同。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍10min于30ml步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)将步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，单侧表面刷涂0.3ml的步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合物，涂刷形状为正方形(5ⅹ5cm)，真空烘箱3℃/min的速率升温至60℃，恒温72h；15℃/min的速率升温至100℃，恒温1h；10℃/min的速率升温至200℃，恒温1h；相同速率升温至300℃，恒温1h；最后以2℃/min的速率降温至30℃；将形状记忆聚酰亚胺纤维布基板浸入去离子水中至纤维布脱离基板，鼓风烘箱110℃条件下，将聚酰亚胺纤维布烘干3h，得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，纤维布拉伸强度2.6GPa，拉伸模量108GPa，5％的热失重温度503℃，950℃时的残碳率51.2％，弯曲形变率58％，弯曲形变回复率99％。
由图2a-c可以看到，聚酰亚胺纤维布具有较大的弯曲形变，形变率达58％；由d-e可以看到，经过10轮双向形状记忆循环测试后，聚酰亚胺纤维布形状回复率达99％。循环测试过程中，形状转变温度为260℃，材料具有较好的耐高温性能。
实施例3
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法按照实施例1，将N-甲基吡咯烷酮(NMP)用量改为132.58ml，其余均与实施例1相同。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍5min于30ml上述形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)将步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，单侧表面刷涂0.3ml的步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合物，涂刷形状为正方形(5ⅹ5cm)，真空烘箱3℃/min的速率升温至60℃，恒温72h；15℃/min的速率升温至100℃，恒温1h；10℃/min的速率升温至200℃，恒温1h；相同速率升温至300℃，恒温1h；最后以2℃/min的速率降温至30℃；将形状记忆聚酰亚胺纤维布基板浸入去离子水中至纤维布脱离基板，鼓风烘箱110℃条件下，将聚酰亚胺纤维布烘干3h，得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，纤维布拉伸强度2.7GPa，拉伸模量110GPa，5％的热失重温度506℃，950℃时的残碳率52.7％，弯曲形变率46％，弯曲形变回复率99％。
聚酰亚胺纤维布具有较大的弯曲形变，形变率达46％，经过10轮双向形状记忆循环测试(由初始形状加热至260℃时，再降温至30℃，循环10次)后，聚酰亚胺纤维布形状回复率达99％。循环测试过程中，形状转变温度为260℃，材料具有较好的耐高温性能。
实施例4
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法按照实施例1，将N-甲基吡咯烷酮(NMP)用量改为58.92ml，其余均与实施例1相同。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍10min于30ml步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)将步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，单侧表面刷涂0.3ml的步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合物，涂刷形状为正方形(5ⅹ5cm)，真空烘箱3℃/min的速率升温至60℃，恒温72h；15℃/min的速率升温至100℃，恒温1h；10℃/min的速率升温至200℃，恒温1h；相同速率升温至300℃，恒温1h；最后以2℃/min的速率降温至30℃；将形状记忆聚酰亚胺纤维布基板浸入去离子水中至纤维布脱离基板，鼓风烘箱110℃条件下，将聚酰亚胺纤维布烘干3h，得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，纤维布拉伸强度2.6GPa，拉伸模量106GPa，5％的热失重温度498℃，950℃时的残碳率50.9％，弯曲形变率59％，弯曲形变回复率98％。
聚酰亚胺纤维布具有较大的弯曲形变，形变率达59％，经过10轮双向形状记忆循环测试(由初始形状加热至260℃时，再降温至30℃，循环10次)后，聚酰亚胺纤维布形状回复率达98％。循环测试过程中，形状转变温度为260℃，材料具有较好的耐高温性能。
实施例5
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法按照实施例1，将二胺种类与用量改为：4.5452g(0.02mol)4,4'-二氨基苯酰替苯胺，N-甲基吡咯烷酮(NMP)用量改为255.17ml，其余均与实施例1相同。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍5min于30ml上述形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)将步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，单侧表面刷涂0.3ml的步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合物，涂刷形状为正方形(5ⅹ5cm)，真空烘箱3℃/min的速率升温至60℃，恒温72h；15℃/min的速率升温至100℃，恒温1h；10℃/min的速率升温至200℃，恒温1h；相同速率升温至300℃，恒温1h；最后以2℃/min的速率降温至30℃；将形状记忆聚酰亚胺纤维布基板浸入去离子水中至纤维布脱离基板，鼓风烘箱110℃条件下，将聚酰亚胺纤维布烘干3h，得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，纤维布拉伸强度2.9GPa，拉伸模量116GPa，5％的失重温度532℃，950℃时的残碳率54.2％，弯曲形变率30％，弯曲形变回复率97％。
相比于1,3-双(4’-氨基苯氧基)苯，4,4'-二氨基苯酰替苯胺结构中具有酰胺键，可赋予聚酰亚胺聚合物更大的分子间作用力，有利于提高聚合物的热稳定性。双向形状记忆性能无明显差别。
聚酰亚胺纤维布具有较大的弯曲形变，形变率达30％，经过10轮双向形状记忆循环测试(由初始形状加热至360℃时，再降温至30℃，循环10次)后，聚酰亚胺纤维布形状回复率达97％。循环测试过程中，形状转变温度为360℃，材料具有较好的耐高温性能。
实施例6
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法：将5.8466g(0.02mol)1,3-双(4’-氨基苯氧基)苯与8.8848g(0.02mol)4，4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐依次加入装有279.9ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)的三口烧瓶中，氮气气氛，200℃条件下反应12h，降至室温，备用；其主要指标为：凝胶色谱测定，重均分子量30kg/mol～40kg/mol。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍5min于30ml上述形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，单侧表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合液，热处理，脱膜，烘干过程按照实施例1，将表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合物用量改为0.1ml，其余均与实施例1相同。得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，纤维布拉伸强度2.9GPa，拉伸模量116GPa，5％的失重温度532℃，950℃时的残碳率54.2％，弯曲形变率12％，弯曲形变回复率89％。
与实施例1相比，通过减少表面刷涂聚酰亚胺聚合液的体积，减小涂层厚度，会降低纤维布的弯曲形变率与弯曲形变回复率。
聚酰亚胺纤维布具有较大的弯曲形变，形变率达12％，经过10轮双向形状记忆循环测试(由初始形状加热至260℃时，再降温至30℃，循环10次)后，聚酰亚胺纤维布形状回复率达89％。循环测试过程中，形状转变温度为260℃，材料具有较好的耐高温性能。
对比例1
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法：将5.8466g(0.02mol)1,3-双(4’-氨基苯氧基)苯与8.8848g(0.02mol)4，4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐依次加入装有279.9ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)的三口烧瓶中，氮气气氛，200℃条件下反应12h，降至室温，备用；其主要指标为：凝胶色谱测定，重均分子量30kg/mol～40kg/mol。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍5min于30ml上述形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)将步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，单侧表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合液，热处理，脱膜，烘干过程按照实施例1，将表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合物改为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，其余均与实施例1相同。得到聚酰亚胺纤维布，纤维布拉伸强度3.0GPa，拉伸模量121GPa，5％的失重温度643℃，950℃时的残碳率73％，不具有双向形状记忆性能。
对比例2
(1)形状记忆聚酰亚胺聚合物的制备方法：将5.8466g(0.02mol)1,3-双(4’-氨基苯氧基)苯与8.8848g(0.02mol)4，4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐依次加入装有279.9ml N-甲基吡咯烷酮(NMP)的三口烧瓶中，氮气气氛，200℃条件下反应12h，降至室温，备用；其主要指标为：凝胶色谱测定，重均分子量30kg/mol～40kg/mol。
(2)采用剑杆织布机，将Suplon型纤维编织成布，布组织为平纹，经、纬纱密度为15×15根/10cm；裁取规格为5×5cm的样块，浸渍5min于30ml步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压40min定型，热压温度250℃，升温速率为10℃/min，压力为8MPa。
(3)将步骤(2)中定型后聚酰亚胺纤维布置于玻璃片上，双侧表面均刷涂0.3ml的步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合物，涂刷形状为正方形(5ⅹ5cm)，其余均与实施例1相同。得到聚酰亚胺纤维布，纤维布拉伸强度3.1GPa，拉伸模量122GPa，5％的失重温度643℃，950℃时的残碳率73％，不具有双向形状记忆性能。

Claims (10)

1.一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，其特征在于，将聚酰亚胺纤维编织成布，浸渍于形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压定型，然后置于基体上，于单侧表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合液，热处理，脱膜，烘干得到。
2.根据权利要求1所述的双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维布组织为平纹或斜纹，经、纬纱密度为10～20×10～20根/10cm；基体包括玻璃片、聚四氟乙烯板、硅片中的一种或几种。
3.一种双向形状记忆聚酰亚胺纤维布的制备方法，包括：
(1)将聚酰亚胺纤维编织成布，浸渍于形状记忆聚酰亚胺聚合液中，取出，热压定型，其中形状记忆聚酰亚胺聚合液的浓度为5～20wt％；
(2)将步骤(1)中定型后的聚酰亚胺纤维布置于基体上，单侧表面刷涂形状记忆聚酰亚胺聚合液，热处理，降温，脱膜，烘干，收集样品，得到双向形状记忆聚酰亚胺纤维布，其中形状记忆聚酰亚胺聚合液与步骤(1)中形状记忆聚酰亚胺聚合液相同。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸渍时间为5～20min；热压定型的工艺参数为：热压温度为200～350℃，升温速率为5～15℃/min，压力为5～15MPa，时间为20～40min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚酰亚胺聚合液的制备方法包括：将二酐和二胺以摩尔比1～1.05：1加入溶剂中，190～210℃下反应10～15h，降温，即得，其中，二胺和二酐总质量占二胺、二酐和溶剂总质量的5～20％。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述二酐包括：
Figure FDA0003069621110000011
Figure FDA0003069621110000012
中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述二胺包括
Figure FDA0003069621110000013
Figure FDA0003069621110000014
Figure FDA0003069621110000015
中的一种或几种；溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中刷涂厚度为5～200μm；刷涂的涂层形状为四边形、网格形、波浪形、三角形、圆形中一种或多种组合的图形。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中热处理的工艺参数为：以2～3℃/min的速率升温至50～80℃，恒温60～90h，以10～15℃/min的速率升温至100～120℃，恒温1～2h，以10～15℃/min的速率升温至200～220℃，恒温1～2h，以10～15℃/min的速率升温至300～320℃，恒温1～2h，最后以2～4℃的速率降温至30℃。
10.一种如权利要求1所述的双向形状记忆聚酰亚胺纤维布在功能纺织品、空间可展开结构或国防军工中的应用。
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