[发明专利]一种聚酰胺酸硅氧烷铵盐及其制备方法与应用

说明书

本发明的聚酰胺酸硅氧烷铵盐及其制备方法与应用，涉及高分子材料制备领域。本发明提供了一种聚酰胺酸硅氧烷铵盐及其制备方法与应用。聚酰胺酸硅氧烷铵盐的制备方法是，先将二氨丙基聚硅氧烷引入聚酰胺酸主链，得到聚酰胺酸硅氧烷，再采用有机碱中和聚酰胺酸硅氧烷中的羧基，得到聚酰胺酸硅氧烷铵盐；将聚酰胺酸硅氧烷铵盐、纳米粒子和分散剂通过混合浓缩的方法得到耐水解的抗原子氧/防静电聚酰胺酸硅氧烷铵盐纳米复合功能涂料。本发明提供的抗原子氧/防静电复合功能涂料制备方法简单方便，避免了有毒溶剂的使用；导电填料在树脂中分散均匀，通过改变导电填料的含量可以得到不同导电性的抗静电涂层；存储时间大大延长。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备领域，具体涉及聚酰胺酸硅氧烷铵盐及其制备方法与应用。

背景技术

低地球轨道是航天器重要的运行轨道，空间站、高分辨对地观测系统等航天器运行于此轨道。但在低地球轨道上，航天器运行过程中原子氧及静电等因素均会对其造成危害，轻则影响航天器使用寿命，重则造成飞行事故。为了避免原子氧和静电的危害，人们进行了大量的研究。

聚酰亚胺作为航天器常用材料成为研究热点，目前对聚酰亚胺亚胺进行抗原子氧改性的方法主要包括涂层和结构改性两大类，在结构改性聚合物中通常引入含氟、磷及硅等元素的单体提高耐原子氧性能，聚酰亚胺硅氧烷类材料就是典型的代表，因其具有成本低及原料易得等优点被广泛关注。该类材料在原子氧辐照过程中会形成一层致密的二氧化硅保护层，是一类理想的抗原子氧材料。

但在传统两步法制备聚酰亚胺过程中存在聚酰胺酸易水解及使用有毒溶剂污染环境等问题。采用合适的有机碱试剂中和聚酰胺酸中的羧基制备聚酰胺酸盐，将其作为聚酰亚胺中间体可以改善上述问题。同时，将耐原子氧的结构引入聚酰胺酸盐主链中，可以得到耐原子氧的聚酰胺酸盐中间体。

静电防护是低地球轨道中另一个关注的热点问题，静电的积累和瞬间释放可能会造成电子元件的击穿，导致航天器的故障。目前静电防护方法主要包括导电涂层和导电填料掺杂两大类。导电填料大致分为金属类、金属氧化物类和非金属氧化物类。导电填料掺杂简单方便，易于产品化，但仍存在一些问题阻碍其满足实际应用需求。金属类填料因易氧化、密度大而容易沉聚；金属氧化物类填料因其表面能高，容易凝聚而导致性能劣化；非金属氧化物类如石墨和炭黑，需要较大填入量才能满足抗静电要求。且目前很多抗静电涂层并不具备抗原子氧性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，传统的聚酰胺酸易于水解、使用有毒溶剂及普通聚酰亚胺类材料不能满足低地球轨道耐原子氧抗静电需求的问题。为此，本发明提供了一种聚酰胺酸硅氧烷铵盐及其制备方法与抗原子氧/防静电复合功能应用。本发明采用的技术方案是，一种聚酰胺酸硅氧烷铵盐；聚酰胺酸硅氧烷铵盐的制备方法是，先将二氨丙基聚硅氧烷引入聚酰胺酸主链，得到聚酰胺酸硅氧烷，再采用有机碱中和聚酰胺酸硅氧烷中的羧基，得到聚酰胺酸硅氧烷铵盐；一种聚酰胺酸硅氧烷铵盐的抗原子氧/防静电复合功能应用，将聚酰胺酸硅氧烷铵盐、纳米粒子和分散剂通过混合浓缩的方法，得到耐水解的抗原子氧/防静电聚酰胺酸硅氧烷铵盐纳米复合功能涂料；耐水解的抗原子氧/防静电聚酰胺酸硅氧烷铵盐纳米复合功能涂料的制备方法是：在分散剂存在下将纳米粒子超声分散于乙醇溶液中，然后加入聚酰胺酸硅氧烷铵盐溶解混合，最后浓缩得到耐水解的抗原子氧/防静电聚酰胺酸硅氧烷铵盐纳米复合功能涂料。

本发明采用的具体技术方案是：

一种聚酰胺酸硅氧烷铵盐，其结构式为

,

其中的分子量优选860～2100；二酐优选均苯四甲酸二酐、3,3,4',4'-联苯四酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酸酐、4,4'-氧双邻苯二甲酸酐、3,3',4,4'-二苯基砜四羧酸二酸酐、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐和4,4'-(4,4'异丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)中的一种；n优选20～40。

一种聚酰胺酸硅氧烷铵盐的制备方法，步骤为: