熱固性形狀記憶PI實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收利用

近日，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所聚合物自潤(rùn)滑復(fù)合材料課題組成功設(shè)計(jì)合成了基于動(dòng)態(tài)烯胺鍵的熱固性形狀記憶聚酰亞胺(PI)，實(shí)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(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)、抗輻射、耐高低溫等特點(diǎn)，在柔性電子器件、高溫驅(qū)動(dòng)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(wú)法再加工和循環(huán)利用，并且很難通過(guò)綠色方法快速降解回收，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)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(dòng)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(dá)1.8 GPa、斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)10%、拉伸強(qiáng)度達(dá)87 MPa，性能與同類結(jié)構(gòu)高相對(duì)分子質(zhì)量聚酰亞胺相當(dāng)。動(dòng)態(tài)烯胺鍵的引入并沒(méi)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(dá)96%，形狀回復(fù)率達(dá)97%。

研究人員在沒(méi)有任何催化劑的條件下實(shí)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(guò)溶劑揮發(fā)法又可以獲得熱固性聚酰亞胺薄膜，實(shí)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(qiáng)度回收率可達(dá)97%。由于這種熱固性聚酰亞胺具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性，同時(shí)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。