[发明专利]一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料及其制法

说明书

本发明涉及聚酰亚胺超疏水领域，且公开了一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，含酚羟基的2,2‑双(3‑氨基‑4‑羟基苯基)六氟丙烷与二酐单体共聚和热亚胺化处理，得到含有羟基的聚酰亚胺，羟基与2‑溴异丁酰溴反应，得到2‑溴异丁酰酯化聚酰亚胺，以其作为大分子引发剂，溴原子作为引发活性中心，通过原子转移自由基聚合法，引发烯基纳米SiO₂和全氟丙烯酸酯的烯基在聚酰亚胺分子链上进行自由基共聚，聚酰亚胺含有的‑CF₃基团，和C‑F键，显著降低材料的表面能，纳米SiO₂通过化学键修饰均匀修饰在聚酰亚胺的表面，形成一层均匀的高粗糙度的纳米乳突状结构，在协同作用下赋予了聚酰亚胺特殊的超疏水性能。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺超疏水领域，具体为一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料及其制法。

背景技术

润湿性是固体表面的一种重要的物理化学性质，润湿性受化学成分和表面几何微观结构的影响，润湿性常用液体在固体表面的接触角来表征，当水接触角在0-90°之间时，固体表面表现为亲水性，当水接触角超过150°时，表现出超疏水性，超疏水材料是一种新型的功能性材料，具有特殊的自清洁型、防水防雨水、抗污防腐等特点，具有广阔的应用前景。

聚酰亚胺主链上含有酰亚胺环重复单元的的一类高性能聚合物，具有良好的良好的耐热性能、机械性能和化学稳定性能，产品主要有聚酰亚胺薄膜、涂料、纤维、塑料、胶黏剂等，在分离膜、微电子、航空航天等领域应用广泛，但是传统的聚酰亚胺材料不具有超疏水性能，为了进一步提高聚酰亚胺的性能，拓展应用领域，目前对于聚酰亚胺的改性方法主要有结构改性、共混改性、共聚改性、填充改性等。

原子转移自由基聚合反应是实现活性聚合的一种有效的途径，可以合成分子量可控、分子量分布窄的聚合物，实现多种单体的活性可控自由基聚合，是一种新型高效的高分子有机聚合反应方法，

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料及其制法，解决了传统的聚酰亚胺材料不具有超疏水的性能。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料，所述基于原子转移自由基聚合的超疏水聚酰亚胺材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水和乙醇混合溶剂，体积比为1:30-50，加入纳米SiO₂，超声分散均匀后加入乙烯基硅烷偶联剂，在80-100℃下，匀速搅拌反应6-12h，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤并干燥，制备得到烯基纳米SiO₂。

(2)在氩气氛围中，向反应瓶中加入N-甲基吡咯烷酮溶剂、2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷和二酐单体，置于恒温油浴仪，在20-40℃下反应12-24h，再加入催化剂吡啶和脱水剂乙酸酐，升温至100-120℃，匀速搅拌反应4-10h，将溶液在冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量的沉淀析出，过滤掉溶剂、使用蒸馏水洗涤并干燥，再通过热亚胺化处理，制备得到含羟基聚酰亚胺。

(3)向反应瓶中加入吡啶作为溶剂、含羟基聚酰亚胺，搅拌均匀后，缓慢滴加2-溴异丁酰溴，在-5至5℃下反应2-3h，升温至20-30℃，匀速搅拌反应10-20h，将溶液在冰水浴中冷却，加入甲醇溶剂直至有大量的沉淀析出，过滤掉溶剂，使用甲醇洗涤并干燥，制备得到2-溴异丁酰酯化聚酰亚胺。