熱固性形狀記憶PI實現(xiàn)閉環(huán)回收利用

近日，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所聚合物自潤滑復(fù)合材料課題組成功設(shè)計合成了基于動態(tài)烯胺鍵的熱固性形狀記憶聚酰亞胺(PI)，實現(xiàn)了全閉環(huán)回收利用。

形狀記憶聚酰亞胺具有出色的形狀記憶性能、機械性能、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)、抗輻射、耐高低溫等特點，在柔性電子器件、高溫驅(qū)動器以及航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。與熱塑性形狀記憶聚酰亞胺相比，熱固性形狀記憶聚酰亞胺具有更為優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和耐蠕變性能。然而，熱固性聚酰亞胺由于化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的存在難以熔融和溶解，無法再加工和循環(huán)利用，并且很難通過綠色方法快速降解回收，造成嚴(yán)重的資源浪費和環(huán)境污染。

研究人員以胺封端的聚酰亞胺齊聚物和均苯三甲醛縮聚形成可逆動態(tài)烯胺鍵交聯(lián)的熱固性聚酰亞胺。這種熱固性聚酰亞胺的楊氏模量達1.8 GPa、斷裂伸長率達10%、拉伸強度達87 MPa，性能與同類結(jié)構(gòu)高相對分子質(zhì)量聚酰亞胺相當(dāng)。動態(tài)烯胺鍵的引入并沒有降低聚酰亞胺的熱穩(wěn)定性。該熱固性聚酰亞胺還表現(xiàn)出良好的形狀記憶效應(yīng)，形狀固定率達96%、形狀回復(fù)率達97%。

研究人員在沒有任何催化劑的條件下實現(xiàn)了熱固性形狀記憶聚酰亞胺在酸性溶液中的快速解離，并通過溶劑揮發(fā)法又可以獲得熱固性聚酰亞胺薄膜，實現(xiàn)了熱固性聚酰亞胺的閉環(huán)回收利用。再成型的熱固性聚酰亞胺的綜合性能和最初的相當(dāng)，強度回收率可達97%。由于這種熱固性聚酰亞胺具有較高的機械強度、熱穩(wěn)定性，同時兼具形狀記憶和回收再利用性能，是一種有前景的可持續(xù)循環(huán)利用的多功能材料。