[发明专利]一种通过亚胺键共价连接的聚亚胺复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种通过亚胺键共价连接的聚亚胺复合材料及其制备方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上不同理化性质的材料，通过物理或化学的方法连接而构成，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料以其优良的机械性能和理化性质，广泛应用于各个工业领域。

中国专利CN 104788911A通过在环氧树脂中分散无机填料制备了高导热、低粘度的环氧树脂复合材料，但其在制备过程中，需加入固化剂，制备过程较复杂，温度较高且耗时较长。中国专利CN 104130509A公开了一种粘度高、密度低、强度大、低生热、并且具有收缩回弹记忆韧性的强粘性交联体材料的制备方法，但其在制备过程中需特殊加入交联剂。中国专利CN 104356505A公开了一种工业固废填充量大、密度低、力学性能好、抗冲击性能强的轻质通用塑料复合材料的方法，然而其制备过程需要高温、偶联剂且各种添加材料并不能按任意比例混合，可调性低。

由此可知，虽然目前复合材料的制备方法较多，但合成方法中存在一些问题，如有些制备过程需添加交联剂、催化剂，大多数复合材料在制备过程中不同组成比例的可调性低，即使有些复合材料组分之间是依靠化学键连接，但各相之间通常仍需要偶联剂等，总体来说制备过程复杂、温度过高、耗时较长。

发明内容

本发明目的在于开发一种通过共价键连接、混合比例易调整、无粘合剂、且可绿色加工成型的聚亚胺复合材料及其制备方法。

本发明利用二醛和脂肪族二胺制备的聚亚胺材料与聚酰胺、聚酰亚胺和聚亚胺酯不同，在聚酰胺、聚酰亚胺和聚亚胺酯中胺基(或亚胺基)通过碳氮单键与酰基相连，具有很高的化学稳定性，不可发生复分解交换反应。而本发明所制备的聚亚胺复合材料的高分子链通过碳氮双键连接，可在70～80℃发生动态共价化学的亚胺复分解反应，具有低温塑性。本发明利用两种软硬不同的聚亚胺材料，通过动态共价化学的亚胺复分解反应形成亚胺键共价连接，可在低温热压条件下得到机械性质优良的聚亚胺复合材料。

本发明的上述目的主要通过如下技术方案予以实现：

(1)参照张伟等人聚亚胺的合成方法(Philip Taynton，Wei Zhang等.Heat-or Water-Driven Malleability in a Highly Recyclable Covalent Network Polymer[J].Advanced Materials，2014，26，3938-3942)，分别用脂肪族二醛与脂肪族二胺反应制备硬度较低(90～100HRR)的聚亚胺材料S(简称PI-S)和用芳香族二醛与脂肪族二胺反应制备硬度较高(115～125HRR)的聚亚胺材料H(简称PI-H)；

(2)将步骤(1)得到的两种聚亚胺材料PI-S和PI-H分别粉碎成粉末，过80～120目筛；

(3)将步骤(2)得到的两种聚亚胺材料用球磨机混合30～60min使进一步混合均匀；

以较软的PI-S的添加量占PI-S和PI-H混合物的质量百分比为计算标准，可选择0～100％的多种不同比例，当PI-S的用量分别为0和100％时，分别得到单一组分的PI-H和PI-S产物，这两个产物在本发明中作为复合材料的对照试验。

(4)将步骤(3)得到的混合的聚亚胺材料粉末在80～95kPa、75～85℃、75～130min条件下热压成型，即可得到聚亚胺复合材料。

附图说明

图1聚亚胺复合材料制备过程示意图；

图2实施例1制备的复合材料红外图谱，图a为按不同质量百分比混合的聚亚胺材料S与聚亚胺材料H所得复合材料的红外图谱，图b为按不同质量百分比混合的PVC与聚亚胺材料H所得复合材料的红外图谱；

图3实施例1制备的复合材料热压所得样片的光学照片，图a为25％PI-S与75％PI-H所制备的样片，图b为25％PVC与75％PI-H所制备的样片。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明做进一步说明，

实施例1

(1)获得以下三种材料：