[发明专利]一种具有温度响应性能的聚酰亚胺材料及其制备方法

说明书

一种具有温敏性能的聚酰亚胺材料及其制备方法，所述制备方法是以二酐和二胺为原料，通过缩聚‑‑脱水环化的两步反应，合成出侧链带有羟基的聚酰亚胺，再与酰化试剂发生酰化反应，得到侧基含卤素的聚酰亚胺，然后将上述PI‑X作为引发原子转移自由基聚合的大分子引发剂，进行N‑异丙基丙烯酰胺的ATRP反应，获得一种以聚酰亚胺为主链，PNIPAAm为侧链的温敏聚合物，所得聚合物材料不仅具有温度响应性能，同时还具有很好的溶解性能，可广泛用于制造分离膜及环境响应型智能膜领域。

技术领域

本发明涉及一种功能聚酰亚胺材料及其制备方法，具体是一种具有温度响应性能的聚酰亚胺材料及其制备方法。

技术背景

近年来，刺激响应材料，如温度响应、湿度响应、PH响应和光响应等，以其独特的分子结构和快捷灵敏的变化特性在环境监测、药物释放以及分离纯化等领域得到广泛应用，成为智能材料领域的研究热点。其中因聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）的酰胺类高分子温敏材料具有低临界溶解温度，且温度响应速度快，而备受关注。目前，研究较多的聚合物温敏基材主要有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）尼龙和纤维素类等，但是由于聚合物基材的机械强度和热稳定性较低，使得这些温敏聚合物在苛性环境（如高强度、高摩擦等）的应用受限。

聚酰亚胺由于其具有许多理想的物理化学和机械性能，如良好的热稳定性和水解稳定性、优异的机械强度、低介电常数和表面惰性而被广泛用于微电子、航空航天工业中的结构和介电材料。由于其独特的理化性质，PI也被广泛研究用于质子传导、抗污染、气体去除和气体分离的膜材料。与此同时越来越多的应用和研究需要使用官能化的聚酰亚胺和聚酰亚胺膜材料，能够对外界环境刺激做出响应的智能聚酰亚胺及其膜材料具有科学和技术上的重要意义。

原子转移自由基聚合（ATRP）是近年来发展起来的一种可控活性聚合，反应条件温和，单体适用范围广。运用ATRP方法从基材上引发分子刷已有很多报道。通过这种方法得到有特定结构和功能的高分子材料被证明是有效可行的。

发明内容

基于上述现有技术，本发明提供一种具有温度响应性能的聚酰亚胺材料及其制备方法，其具体技术方案如下：

一种具有温度响应性能的聚酰亚胺材料，其特征在于：它是以单体二酐和单体二胺为原料单体合成的聚酰亚胺PI为主链，NIPAAm温敏分子为侧链的功能高分子材料。

在上述技术方案中，所述单体二酐是4，4’-(六氟异丙烯)二酞酸酐、均苯四甲酸酐和4，4’-联苯四甲酸酐中的一种；所述单体二胺是2,2-双（3-氨基-4-羟基苯基）-六氟丙烷）、2,2-双（3-氨基-4-羟基苯基）-丙烷和4,4’一二氨基-4-羟基三苯甲烷中的一种。

一种用于上述的具有温度响应性能的聚酰亚胺材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法是按如下步骤进行的：

（1）将二酐和二胺分别溶于有机溶剂中，然后将溶有二酐的溶液缓慢滴加到二胺的溶液中，通氮气保护，边搅拌边反应，反应后得到聚酰胺酸溶液，最后化学亚胺化得到聚酰亚胺；

（2）将聚酰亚胺溶于碱性溶剂，然后缓慢滴加酰化试剂，低温下反应若干小时后移至室温反应，反应结束后过滤洗涤，得到聚酰亚胺基大分子引发剂；

（3）参加反应的大分子引发剂，温敏分子NIPAAm，配位体溶于有机溶剂，通氩气保护，然后迅速向体系中加入催化剂，密封反应体系，除氧，于一定温度下反应12小时以上，反应结束后得到温敏聚合物PI-g-PNIPAAm。

上述具有温度响应性能的聚酰亚胺材料的制备方法，进一步的附加技术特征在于如下：

所述有机溶剂是N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺极性溶剂中的一种。

所述亚胺化的试剂是吡啶和乙酸酐，其比例是1∶1-1∶3，亚胺化的温度是60℃-110℃，聚酰胺酸的固含量是5wt%-20wt%。