[发明专利]一种聚醚胺改性异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫体制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型高分子泡沫材料领域，具体涉及一种聚醚胺改性异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫体制备方法。

背景技术

聚酰亚胺泡沫材料的研究始于1966年，美国DuPont公司最早申请专利USP3,249,561，该专利是在聚酰胺酸溶液中加入脱水剂或叔胺化合物及可产生气体的酸，以产生一氧化碳或二氧化碳作为发泡剂制备泡沫中间体，经固化制得聚酰亚胺泡沫材料。该方法制得的泡沫体泡孔不均匀。USP 6,172,127专利是将芳香二酐在低分子脂肪醇中制得二酸二酯脂肪醇溶液，该溶液与芳香胺反应制得聚酰亚胺酸前驱体溶液，蒸出溶剂后形成聚酰亚胺酸先驱体粉末。加热粉末制得聚酰亚胺泡沫，该方法是以粉末发泡工艺制备聚酰亚胺泡沫塑料。USP7,541,388是美国NASA公司早先申请的一步法异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫专利。该专利是将芳香二酐溶解于二甲基甲酰胺极性溶剂中，加入甲醇进行酯化反应制备二酸二酯溶液，再与多异氰酸酯反应自由发泡，经微波及电加热固化，制备聚酰亚胺泡沫。该方法制得的泡沫密度低，机械强度差。

CN 1,528,808A是采用羟基聚醚改性聚酰亚胺泡沫，其制备方法是将芳香二酐在脂肪醇和羟基聚醚溶液中酯化，将二酐转化成二酸二酯并与羟基聚醚偶联，加入芳香二胺进行反应制得聚酰亚胺盐溶液，蒸出溶剂研磨成粉，高温粉末发泡成型。粉末发泡工艺复杂，制备先驱体粉末工艺条件不易控制。

CN 101,402,795A采用聚甲基硅氧烷改性聚酰亚胺泡沫，其制备方法是将芳香二酐在甲醇中回流反应制得二酸二酯甲醇溶液，再与芳香二胺反应并与苯乙炔苯胺封端，加入聚甲基硅氧烷后，蒸除溶剂、烘干、粉碎、研磨、过筛，制得聚酰亚胺前驱体粉末，经粉末发泡工艺制备聚酰亚胺泡沫。该工艺复杂，制造成本高。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种聚醚胺改性异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫体制备方法。所述方法制作的泡沫体的泡沫前驱体溶液贮存稳定，泡沫体泡孔均匀，具有柔韧性，降低刚性和脆性。制备工艺简单，制造成本低廉，易于工业化生产，便于推广应用。

本发明的技术方案为：一种聚醚胺改性异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫体制备方法，所述方法利用制备设备和化学原料制备泡沫体，所述制备设备包括三口瓶、工业微波炉、电热鼓风干燥箱和制作模具，所述三口瓶设有搅拌器、温度计和回流冷凝器，所述化学原料包括芳香二酐、极性溶剂、聚醚胺、脂肪醇、泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、阻燃剂、填充剂和多异氰酸酯固化剂及异氰酸酯；所述化学原料的化学组成按质量分为：芳香二酐为100，极性溶剂为100-200，聚醚胺为15-30，脂肪醇为20-25，泡沫稳定剂为10-35，催化剂为5-15，发泡剂为45-60，阻燃剂为0-250，填充剂为0-300，多异氰酸酯固化剂及异氰酸酯为1.0-1.5。

所采用的制备步骤为：

1)将芳香二酐在极性溶剂中加热溶解并与脂肪醇进行酯化反应，使固体芳香二酐转化为二酸二酯溶液

在三口瓶中按质量配比方案投入芳香二酐和极性溶剂，充分搅拌并缓慢升温至90-130℃，(常压)待固体芳香二酐全部溶解至清澈溶液时，降温加入脂肪醇进行回流酯化反应，形成清澈透明的二酸二酯溶液；

2)二酸二酯溶液与聚醚胺反应生成前驱体溶液

把二酸二酯溶液降温到60℃以下，按质量配比方案加入催化剂及聚醚胺将溶液搅拌到恒温，制得前驱体溶液；

3)前驱体溶液按质量配比方案加入泡沫稳定剂、催化剂、发泡剂、阻燃剂配制泡沫组合溶液；

4)泡沫组合溶液与按质量配比方案添加的多异氰酸酯快速搅拌均匀，形成混合体溶液；将混合体溶液倒入模具中自由发泡制得泡沫中间体；

5)泡沫中间体经微波或电加热固化制得改性异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫体

泡沫中间体脱粘后停留10-20分钟脱模，从模具中取出，把泡沫体放入工业微波炉中定型5-10分钟，在电热鼓风干燥箱中固化，200-220℃固化1小时，制得聚酰亚胺泡沫体，并测试泡沫性能。

上述所述的芳香二酐包括：3，3’，4，4’-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)、3，3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)、3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐(BPDA)、1，2，4，5-均苯四羧酸二酐(PMDA).