[发明专利]一种可响应性导热聚酰亚胺前驱体凝胶及其制备方法、一种可响应性导热聚酰亚胺蜂窝结构

说明书

本发明提供了一种可响应性导热的聚酰亚胺前驱体凝胶及其制备方法和应用、一种可响应性导热聚酰亚胺蜂窝结构，属于3D打印材料技术领域。本发明所述可响应性导热的聚酰亚胺前驱体凝胶，包括聚酰胺酸、片状导热填料和柔性界面粘合剂；所述柔性界面粘合剂包括界面偶联剂和界面脱离处理剂。本发明通过采用的片状导热填料，实现Z轴方向的层与层堆砌，使打印的柔性蜂窝中的导热填料在压缩变形过程中获得不同距离；柔性界面粘合剂中的界面偶联剂实现将导热填料与基体树脂结合的作用，界面脱离处理剂为柔性小分子，能够弹性实现导热填料与基体树脂润滑分离的作用，将两者结合在片状填料上，能够实现压缩回弹蜂窝中导热填料间距的可逆调节。

技术领域

本发明涉及3D打印材料技术领域，特别涉及一种可响应性导热的聚酰亚胺前驱体凝胶及其制备方法和应用、一种可响应性导热聚酰亚胺蜂窝结构。

背景技术

蜂窝结构具有较高的比强度和比模量，耐疲劳、抗震动性能好等优点，自问世以来就受到航空、航天界的青睐。随着航空航天飞行器向高速、高性能方向发展，要求其在高温(＞300℃)具有更好的力学性能、更低的密度和热稳定性。目前商品化的蜂窝结构产品包括：金属铝蜂窝、Nomex纸蜂窝、Kevler纸蜂窝等，但其耐高温性能差，已经无法满足耐300℃以上使用要求。

聚酰亚胺是重复结构单元中含有酰亚胺环的芳杂环聚合物，它是迄今为止在工业领域应用的耐热等级最高和本体强度最高的高分子材料，以聚酰亚胺制作的蜂窝结构有望满足航空航天、轨道交通和电子等领域对高温高强轻质结构的强烈需求。

传统的聚酰亚胺成型方式有模压、注塑、流延成膜等，然而这些成型方式无法制造具有复杂结构的聚酰亚胺蜂窝。新兴的聚合物3D打印技术具有高可设计性和高自由度，有文献报道采用聚合物3D打印的方法，通过光固化和热固化等方法可获得不同结构和强度和耐温性的刚性耐高温聚酰亚胺。目前，有一些文献报道采用3D打印方法，通过光固化和热固化等方法可获得不同结构和强度和耐温性的刚性耐高温聚酰亚胺，但是针对航空航天等领域中飞行器探索范围和领域的拓宽，需要一些部件在压力作用下具有可调节的导热性，从而满足不同散热器件的热平衡要求。针对具有可响应性导热的轻质蜂窝结构在航空和太空探索中具有新的应用前景，如在低温槽绝缘、风扇发动机外壳、天线基板、充气空气动力减速器等部件中，都需要采用柔性高回弹且导热的蜂窝结构，但是目前文献报道尚未发现有关聚酰亚胺结构3D打印制备成可响应性导热的蜂窝结构的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种可响应性导热的聚酰亚胺前驱体凝胶及其制备方法和应用、一种可响应性导热聚酰亚胺蜂窝结构。本发明提供的聚酰亚胺前驱体凝胶具有响应性导热效果，即在收到压缩作用时，在面外方向展现出渐变的导热性能，能够作为3D打印凝胶墨水制备可响应性导热聚酰亚胺蜂窝结构。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可响应性导热的聚酰亚胺前驱体凝胶，包括聚酰胺酸、片状导热填料和柔性界面粘合剂；所述柔性界面粘合剂包括界面偶联剂和界面脱离处理剂；

所述聚酰胺酸具有式1或式2所示结构的重复单元：

式1和式2中k与t的比例独立为100：(1～10)；

式1和式2中R₁独立为中的一种；

R₂独立为其中m、n和p独立为1～50；

所述聚酰胺酸的数均分子量为5000～50000。

优选的，所述可响应性导热的聚酰亚胺前驱体凝胶的温度为-14～-10℃；

所述聚酰亚胺前驱体凝胶中聚酰胺酸、片状导热填料和柔性界面粘合剂的质量比为1:(0.01～0.1):0.5～10。