[发明专利]一种聚酰亚胺泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺材料领域，特别涉及聚酰亚胺泡沫的制备方法。

背景技术

随着“高分子”这类人工合成材料的出现，人们将“多孔材料”这一概念引入到合成塑料工业中，从而产生了现在我们随处可用的各类泡沫塑料。

相较于聚氨酯、聚乙烯、聚苯乙烯等传统泡沫材料而言，聚酰亚胺泡沫具有优异的耐热性能、高温阻隔性、降噪性、抗冲击性、尺寸稳定性、透波性能和阻燃性能，可作为隔热、隔音和阻燃材料，在飞机、航天器、武器装备、舰船、高速列车和汽车等领域应用。

美国专利US 3249561公开的一种聚酰亚胺泡沫塑料的制备方法，首先由单体二酐和单体二胺聚合获得聚酰胺酸，在聚酰胺酸的化学亚胺化过程中，加入可产生气体的酸，在固化成型过程中产生CO或CO₂等气体，发泡成型，得到聚酰亚胺泡沫。美国专利US 4305796中利用微波加热聚酰胺酸酯盐可以获得高发泡低密度的聚酰亚胺泡沫塑料。美国专利US 6956066利用均苯四酸二酐和二异氰酸酯在酰亚胺化反应中产生CO₂气体，制备得到了低密度聚酰亚胺的泡沫材料。但是，上述方法获得的聚酰亚胺泡沫材料的在高温条件下机械性能差。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种聚酰亚胺泡沫的制备方法，得到的聚酰亚胺泡沫高温性能下机械性能好，耐热性能好。

本发明公开了一种聚酰亚胺泡沫的制备方法，包括以下步骤：

（A）二胺与二酐在有机溶剂中反应，得到发泡前体；所述二胺至少包括一种分子结构中包含芳杂环和苯环的二胺；

（B）将所述步骤（A）得到的发泡前体加热后，得到发泡块；

（C）将所述步骤（B）得到的发泡块进行热亚胺化处理，得到聚酰亚胺泡沫。

优选的，所述步骤（A）中，所述分子结构中包含芳杂环和苯环的二胺为2,5-二(4-氨基苯基)嘧啶、2,5-二(4-氨基苯基)吡啶、2-(4-氨基苯基)-6-氨基苯并噁唑或2-(4-氨基苯基)-6-氨基苯并咪唑。

优选的，所述步骤（A）中，所述分子结构中包含芳杂环和苯环的二胺占二胺总摩尔量的20%~100%。

优选的，所述步骤（A）中，所述二酐为均苯四甲酸二酐、4,4’-联苯四甲酸二酐、3,4’-联苯四甲酸二酐、二苯醚四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、双酚A型二苯醚二酐、三苯二醚四甲酸二酐和六氟二酐中的一种或两种。

优选的，所述步骤（A）包括：

（A1）将二酐在低级脂肪醇中进行酯化，得到混合溶液；

（A2）将二胺溶于有机溶剂后，与步骤（A1）得到的混合溶液反应，得到聚酰胺酸溶液；所述二胺至少包括一种分子结构中包含芳杂环和苯环的二胺；

（A3）将步骤（A2）得到的聚酰胺酸溶液浓缩干燥，得到发泡前体。

优选的，所述步骤（A2）中，所述反应时间10-120min，反应温度20-30°C。

优选的，所述步骤（A）中，所述二胺和二酐的总质量与有机溶剂的质量比为1：（2~10）。

优选的，所述步骤（A）中，所述二胺和二酐的摩尔比为1：（0.5~2）。

优选的，所述步骤（A1）中，所述二酐和低级脂肪醇的摩尔比1:（3~8）。

优选的，所述步骤B）中，所述加热温度为120~220°C，加热时间为1~120min。

与现有技术相比，本发明选用的原料二胺中至少包括一种分子结构中包含芳杂环和苯环的二胺，所述分子结构中包含芳杂环和苯环的二胺具有联苯的线性、刚性和芳香性结构，与二酐反应并经过加热发泡及热亚胺化得到的聚酰亚胺泡沫玻璃化转变温度高，耐热性好。所述分子结构中包含芳杂环和苯环的二胺中的杂原子具有极性，最终形成聚酰亚胺泡沫时分子链间相互作用强，因此，其机械性能良好，尤其是在高温条件下依然能够保持良好的机械性能。实验结果表明，本发明得到的聚酰亚胺泡沫的压缩强度为0.096~0.127MPa；玻璃化转变温度为290℃~320℃；5%热失重温度为510℃~530℃；在200℃下，所述聚酰亚胺泡沫体积压缩到50%时，其压缩强度为0.092~0.121MPa，是室温下聚酰亚胺泡沫体积压缩到50%时压缩强度的90%以上。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种聚酰亚胺泡沫的制备方法，包括以下步骤：