本发明涉及一种聚合物材料制备和改性方法，具体涉及一种离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜及其制备方法。
背景技术：
1、芳香性聚酰亚胺结构中含有苯环等共轭电子云，致使其热稳定性和机械性能优异(耐低温(-269℃)、耐高温(500℃))，可用于制作薄膜、涂层、纤维等，是现代电子、微电子和航空航天工业中不可缺少的材料之一。
2、芳香性聚酰亚胺分子间或分子内存在电子转移复合物(ctc)，具有较低的光学透过率，难以满足对光学要求高的航天器件。航天器在轨飞行期间太阳电池暴露于外部空间，要遭受紫外线、γ射线的辐照，空间高能带电粒子撞击、原子氧侵蚀等。空间太阳能电池一般需要高透光、抗辐照性能和力学性能均佳的盖片保护。
3、目前，公开号为cn 114591626 a中国专利公布了一种抗电子辐照与应力场耦合的透明聚酰亚胺及制备方法，掺入含氟离子液体制备的聚酰亚胺同时具有较强的抗电子辐照，但其透光率在波长600nm处仅有90.2％，需要在0℃水浴中制备，制备条件要求高，因而限制了其广泛应用。公开号cn 112175184 a中国专利公开了一种改性的高透明聚酰亚胺柔性薄膜及其制备方法。该发明向脂肪族二胺和芳香族二酐中引入了离子液体，离子液体中的阴离子或者阳离子与聚酰亚胺中的官能团通过氢键相结合，制备了高透明、低色度和热学性能良好的柔性聚酰亚胺薄膜，但是厚度为50μm的该复合薄膜透光率最高为91.01％。公开号为cn 103819672 a的中国专利公布的一种离子液体制备聚酰亚胺的方法及该方法制得聚酰亚胺的应用，其利用离子液体作为溶剂合成聚酰亚胺，并将其应用于光催化达到了较好的效果，未涉及透光率、抗辐照性和力学性能。公开号为cn 114854060 a的中国专利公布的一种用于气体分离的含氟聚酰亚胺膜的制备方法，其采用离子液体辅助绿色合成含氟聚酰亚胺膜，具有较高的气体分离性能和抗塑化能力。公开号为cn 103819672 a的中国专利公布的一种耐紫外辐照的聚酰亚胺及其制备方法，通过邻位羟基二苯甲酮提高了聚酰亚胺薄膜的耐紫外辐照性，但其制备工艺复杂，经162h、16mw/cm2氙灯辐照，拉伸强度保持率90％。公开号为cn 1035348750 a的中国专利公布的一种隔热防紫外汽车贴膜及其制备方法，通过将聚酰亚胺与纳米二氧化铈包覆的纳米氧化锌复合提高了薄膜的耐紫外辐照能力和热稳定性，但其薄膜配比组分较为复杂，除了聚酰亚胺还含有不耐高温的聚对苯二甲酸乙二醇酯等，热稳定性较差。
4、传统的芳香性聚酰亚胺具有一定抗辐照性能和机械性能，但其色度较高，因为分子间或分子内存在ctc，极大地限制了其在光电领域的应用(prog.polym.sci.，2021，26：259-335；https：//doi.org/10.1016/s0079-6700(00)00042-3)。liu等(mater.chem.front.，2017，2：326-337；doi：10.1039/c6qm00027d)等设计合成了一种带有芴结构和三氟甲基的二胺单体作为非共平面结构，降低电子云共轭性，450nm透光率为83.7％，可见光范围内透光率超过90％；但其二胺合成过程复杂，难以产业化。li nb等(polymer，2018，153：538-547；https：//doi.org/10.1016/j.polymer.2018.08.048)合成了厚度为50μm的6fda-tfmb基聚酰亚胺薄膜，其拉伸强度为67.4mpa，450nm处透光率为86.3％；与一系列ils复合后，薄膜的拉伸强度为48.2mpa，450nm波长处透光率90.4％，达到可折叠。然而该体系的拉伸强度较低，也未涉及耐紫外辐照性能。li q等(appl.surf.sci.，2018，427：437-450；https：//doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.08.024)通过在聚酰亚胺中引入二氧化硅沸石纳米颗粒，提高了紫外屏蔽能力，但透光率在800nm仅有21.5％，并且柔性较低。li q等(macromol.mater.eng.，2018，303：1700407；https：//doi.org/10.1002/mame.201700407)通过在聚酰亚胺中引入氨基化黑色素，提高了紫外屏蔽能力，但透光率下降严重，800nm波长处透光率最高仅有80％，400nm处透光率仅有2％左右。所以，同时具备可见光和近红外光(380～1100nm)高透过率、高拉伸强度、可折叠、高抗耐紫外辐照性的聚酰亚胺薄膜鲜有报道。
5、本发明提出了一种离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜及其制备方法。与现有技术或制品相比，本发明物理化学性质稳定，同时具有可见光和近红外光(380～1100nm)高透过率、高拉伸强度、可折叠、高抗耐紫外辐照性能。本发明的制备方法工艺简单、技术经济性高，适合大面积推广。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明方法制备的聚酰亚胺薄膜的透光率和耐紫外辐照性能得到改善，而且制备方法简单，易实现工业化。
2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜及其制备方法，其特征在于：所述的离子液体调控聚酰亚胺薄膜的原料由2，2’-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、n，n-二甲基乙酰胺组成，其中2，2’-二(三氟甲基)二氨基联苯1～5mmol，4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐1～5mmol，n，n-二甲基乙酰胺30～150mmol，乙酰柠檬酸三丁酯1～5mmol；所述的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([c2mim][ntf2])，添加量为1～5mmol。
4、一种离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜及其制备方法，包括以下步骤：
5、(1)原料配比：分别称取聚酰亚胺薄膜原料和调控剂，所述的聚酰亚胺薄膜原料由2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、n，n-二甲基乙酰胺组成，其中2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯1～5mmol，4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐1～5mmol，n，n-二甲基乙酰胺30～150mmol，乙酰柠檬酸三丁酯1～5mmol；所述的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([c2mim][ntf2])，添加量1～5mmol。
6、(2)制备离子液体调控的聚酰胺酸溶胶：按照目标产物的化学计量比准确称量，倒入预先清洁过的烧杯中，置于磁力搅拌器上，以100～600r/min的速度在20～35℃搅拌1～24小时，使得原料完全混合均匀。
7、(3)制备聚酰亚胺复合薄膜：将上述溶胶棒涂到20～35℃的玻璃板上，并在50～200℃的温度下保持1～24小时以热亚胺化，随后自然冷却至室温，制得离子液体调控的聚酰亚胺复合薄膜。
8、(4)以离子液体的添加量调控薄膜的透光性、拉伸强度和耐紫外线辐照性能等；添加量为1-5mmol时，薄膜在可见光和近红外波段(380～1100nm)平均透过率91.88～94.10％，拉伸强度177.1～100.7mpa，延伸率10.67～49.42％；模拟紫外线辐照200h后的衰减率分别为2.13～0.85％，9.83～14.13％和14.9～2.99％。
9、本发明为改善聚酰亚胺的光学和耐紫外辐照性能，离子液体的加入可以切断聚酰亚胺共轭电子云抑制聚酰亚胺分子间电荷转移，增加聚酰亚胺薄膜的透光率，光稳定性可以很好的提高耐紫外辐照。采用一锅聚合方法制备离子液体修饰的聚酰亚胺薄膜，操作简便、反应快、效率高，属于一种安全有效的聚酰亚胺薄膜制备方法，在保证薄膜质量的同时，可以降低制备成本。
10、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
11、本发明以2，2’-二(三氟甲基)二氨基联苯和4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐为聚酰亚胺反应原料，以1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([c2mim][ntf2])为调控剂，采用一锅聚合制备离子液体调控的聚酰亚胺薄膜，通过调控离子液体的浓度，改善玻璃的透光率和耐紫外辐照性能。本发明采用的一锅聚合法，制备工艺简单、成本低廉，易实现工业化；且制得离子液体调控的聚酰亚胺薄膜物理化学性质稳定可折叠，同时具有高透光率和耐紫外辐照功能，可应用于空间太阳能电池柔性盖片。
1.一种离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜及其制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺薄膜原料二胺是2，2’-二(三氟甲基)二氨基联苯、二酐是4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、溶剂是n，n-二甲基乙酰胺、增塑剂是乙酰柠檬酸三丁酯组成，其中2，2’-二(三氟甲基)二氨基联苯1～5mmol，4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐1～5mmol，n，n-二甲基乙酰胺30-150mmol，乙酰柠檬酸三丁酯1～5mmol；所述的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([c2mim][ntf2])，添加量为1～5mmol。
2.根据权利1所述的离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于将原料2，2′-二(三氟甲基)二氨基联苯、4，4’-(六氟异丙基)二钛酸酐、n，n-二甲基乙酰胺、乙酰柠檬酸三丁酯和1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺盐([c2mim][ntf2])按照目标产物的化学计量比准确称量，然后采用一锅聚合法将所述的薄膜预混料倒入预先清洁过的烧杯，置于磁力搅拌器上搅拌使其混合均匀；将所述的薄膜预混料在磁力搅拌器上以100-600r/min的转速在20～35℃搅拌1～48小时，使得原料完全反应；将该溶胶浇注到20～35℃的玻璃板棒涂成膜，在50～200℃下保持1～24小时以热亚胺化反应完全，随后自然冷却至室温，制得表面光滑平整的离子液体调控的聚酰亚胺薄膜。
3.根据权利1所述的离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜的制备方法，其特征在于离子液体的添加量可调控薄膜的透光性、拉伸强度和耐紫外线辐照性能等；添加量为1～5mmol时，薄膜在可见光和近红外波段(380～1100nm)平均透过率91.88～94.10％，拉伸强度177.1～100.7mpa，延伸率10.67～49.42％；模拟紫外线辐照200h后的衰减率分别为2.13～0.85％，9.83～14.13％和14.9～2.99％。
4.根据权利3所述的离子液体调控的高透光、耐紫外辐照可折叠聚酰亚胺薄膜，其特征在于，所述薄膜在可见光和近红外波段(380～1100nm)均表现出高透光性，平均透过率最高达到94.10％，且此时拉伸强度100mpa以上，断裂延伸率高达49％，且具有可折叠性，可弯折180°不皲裂；耐紫外辐照性能优异，太阳紫外辐射灯辐照强度28mw/cm2时辐照200h后，透光率衰减率可低至0.85％，拉伸强度衰减率14.13％，断裂伸长率衰减率仅为2.99％。本发明的聚酰亚胺薄膜适合用作空间太阳能电池的柔性盖片。
