科创中国
聚酰胺酸盐水凝胶及其制备技术
成果类型：: 新技术
发布时间: 2022-11-07 15:34:46
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”智能技术体系化应用专业科技服务团| 毕光元 | 2022-11-09 09:38:52
水凝胶材料是一种具有三维网络结构的新型功能高分子网络体系，性质柔软、溶胀快，能保持一定的形状，具有良好的生物相容性，对外界刺激具有良好的响应性，被广泛应用于农业、矿业、建筑业、医药、化妆品、石油化工等各种领域。
水凝胶材料有各种分类方法，其中，根据水凝胶材料网络键合作用的不同，可分为化学水凝胶材料和物理水凝胶材料。化学水凝胶材料是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。物理水凝胶材料是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，这种水凝胶材料是非永久性的，通过加热物理水凝胶材料可转变为溶液，所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。
自然界中有很多天然高分子材料是典型的物理水凝胶材料，如琼脂、壳聚糖、海藻酸钠等，在常温下呈稳定的凝胶态，通过加热到一定温度则转变为溶液。但是，天然高分子水凝胶材料一般只具有单一种类的物理相互作用，机械强度低，难以保证其他功能的正常发挥。为此，本项目研究了一种水凝胶材料及其制备技术。
聚酰胺酸盐水凝胶材料及其制备技术，该水凝胶材料由聚酰胺酸盐形成，具有30～100℃的温度敏感性、3～650KPa的压缩强度及9×10-5～5×10-2S/m的电导率，可作为一种新型的智能水凝胶材料。
该水凝胶材料的制备方法为：以第一胺化合物和二酐为原料，采用溶液缩聚法制得聚酰胺酸溶液，然后在所制备的溶液中加入第二胺化合物进行反应，反应完成后通过溶剂交换、过滤等步骤制得聚酰胺酸盐，由制得的聚酰胺酸盐来制备水凝胶材料。
该制备技术合成路线短、工艺简单。
聚酰亚胺材料是一种综合性能优异并广泛应用于生产生活各个领域的高分子材料，通过3d打印技术例如直书写打印技术、立体光固化打印技术等对聚酰亚胺材料进行成型具有非常重要的理论和实践价值。目前，聚酰亚胺3d打印通常是先制备聚酰亚胺齐聚物或聚酰胺酸作为前驱体，打印成形后再经热亚胺化或化学亚胺化来实现的。在这些聚酰亚胺3d打印材料制备和成形过程中会使用大量的有机溶剂或活性单体等有机物，有机溶剂和活性单体等有机物易挥发到空气中造成环境污染，同时消耗大量热能，制备成本高。
北航工研院相关研发团队
本发明的目的在于提供一种3d打印用聚酰胺酸盐水凝胶及其制备方法、聚酰亚胺器件的制备方法。本发明提供的3d打印用聚酰胺酸盐水凝胶适用于直书写3d打印技术，能够作为制备聚酰亚胺材料的前驱体，其制备方法工艺简单，制备过程中以水为溶剂，更环保，生产成本低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供一种3d打印用聚酰胺酸盐水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
将聚酰胺酸、水和交联剂混合，进行交联反应，得到3d打印用聚酰胺酸盐水凝胶；
所述交联剂为胺类化合物和水溶性金属盐的混合物或胺类化合物。
优选地，所述聚酰胺酸的重复单元与交联剂的摩尔比为1:2～2.5。
优选地，所述水溶性金属盐以水溶性金属盐水溶液的形式加入，所述水溶性金属盐水溶液的质量浓度为0.01～10wt％。
优选地，所述水溶性金属盐包括ba盐、cu盐、fe盐、ni盐、zn盐、co盐、mg盐和ca盐中的一种或几种。
优选地，所述水溶性金属盐与聚酰胺酸的质量比为1‰～1％：1。
优选地，所述胺类化合物包括氨水、三乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、乙二胺、二乙胺、乙醇胺和n,n-二甲基乙酰胺中的一种或几种。
优选地，所述交联反应的温度为-5～40℃，时间为30min～12h。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的3d打印用聚酰胺酸盐水凝胶，粘度为50～100000pa·s，储能模量为2000～80000pa。
本发明还提供了一种聚酰亚胺器件的制备方法，包括以下步骤：
将上述技术方案所述的3d打印用聚酰胺酸盐水凝胶依次进行球磨和除气后，直书写3d打印预成型器件；
将所述预成型器件依次进行冷冻干燥和热亚胺化，得到聚酰亚胺器件。
本成果可支持技术咨询，技术转让，技术合作等方式合作
下载app