[发明专利]水滑石与聚酰亚胺复合泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温阻燃型复合泡沫材料的制备方法，特别是涉及一种水滑石/聚酰亚胺复合泡沫材料的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺泡沫塑料是一类以高性能聚合物材料-聚酰亚胺为基体树脂的轻质多孔材料，由于具有较高的热稳定性、保温隔热性、吸声性，并且阻燃性能优良，燃烧过程发烟量低等优点，在航空航天、船舶、高速列车等尖端技术领域等到广泛关注与应用。由两步法生产的聚酰亚胺泡沫塑料虽然综合性能优良，但是由于工艺设备特殊、制备过程线路长、生产工艺复杂，导致了产品价格昂贵，因此限制在对其性能要求较低的相关民用领域的广泛应用。为简化聚酰亚胺泡沫塑料的生产流程、降低产品成本，美国标准石油公司公司申请的专利US3300420，最早公开了以多元酐和多异氰酸酯在无机酸或叔胺类为催化剂条件通过一步法制得聚酰亚胺泡沫塑料的方法。由于所用原材料包括异氰酸酯，该种方法所制得的聚酰亚胺泡沫材料亦被称为异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫塑料。该类材料质地坚硬、脆性强，而且泡孔尺寸不易控制，呈开孔结构，不易于材料后加工。美国NASA公司分别于2005年、2009年申请的专利US6596066和US7541388公开了异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫塑料的另一种制备路线。该种方法以芳香二酐与甲醇在极性溶剂中加热进行酯化反应，得到易溶于极性溶剂的二酸二酯溶液，再在催化剂、水的作用下与多异氰酸酯反应自由发泡生成泡沫前体，后经微波及电热固化制得泡沫塑料。该种方法虽然简便，但是工艺仍然比较复杂，同时由于芳香二酸二酯与多异氰酸酯较慢的反应的速度与较低的反应程度，导致大量副产物-聚脲的生成，降低了材料整体的阻燃性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、易于工业化生产，能达到阻燃性能优良的保温隔热材料的水滑石与聚酰亚胺复合泡沫材料的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

（1）芳香二酐在极性溶剂中加热溶解与脂肪醇反应，反应得到芳香二酐衍生物二酸二酯溶液；

向容器中依次加入重量份为极性溶剂200-300份和芳香二酐50-100份，在磁力搅拌作用下得到白色乳浊液，常压条件下升温至80-100℃时停止加热，向乳浊液中逐滴滴入脂肪醇20-40份回流酯化，滴加速度控制在1-5毫升每分钟，待脂肪醇完全加完酯化反应完毕后，形成澄清透明的二酸二酯溶液，降至室温；

（2）二酸二酯溶液与泡沫稳定剂复配合成组合溶液；

室温条件下向步骤（1）得到的二酸二酯溶液中依次加入催化剂10-20份、泡沫稳定剂20-40份、表面活性剂20-40份和去离子水40-60份配制泡沫组合溶液；

（3）室温条件下向步骤（2）得到的组合溶液中填入水滑石50-350份，充分搅拌，同时以超声波分散器辅助分散水滑石，形成均匀的乳白色白料；

（4）室温常压条件下将多异氰酸酯300-500份添加到步骤（3）得到的乳白色白料中快速搅拌均匀，形成混合溶液，将混合溶液迅速倒入模具中自由发泡制得泡沫塑料中间体；

（5）泡沫中间体经过电加热固化制得水滑石与聚酰亚胺复合泡沫材料。

本发明还可以包括：

1、所述泡沫中间体经过电加热固化制得水滑石与聚酰亚胺复合泡沫材料具体包括：泡沫中间体在室温条件下放置5-10分钟后脱模，将泡沫塑料中间体在电热鼓风干燥箱中固化，180-200℃固化2-3小时，制得水滑石与聚酰亚胺复合泡沫材料。

2、所述的水滑石包括由镁、铝、镍、钙、铜以及稀土金属元素所构成的二元及三元水滑石。

3、所述芳香二酐为均苯四酸二酐（PMDA）、3,3′,4,4′-二苯甲酮四酸二酐（BTDA）、3,3′,4,4′-联苯基四酸二酐（BPDA）、3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐（ODPA）、3,3′,4,4′-联苯基砜四羧酸二酐（DSDA）中的一种。

4、所述极性溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。

5、所述脂肪醇为甲醇或乙醇。

6、所述泡沫稳定剂为非水解型水溶性聚醚硅氧烷（AK8805、DC193、L580）。

7、所述表面活性剂为非离子氟碳表面活性剂（FS-300、FSO-100）、聚氧化乙烯非离子表面活性剂（PEG-600、PEG-300、PEG-400、PEG-800、PEG-1000）。

8、所述催化剂为三乙醇胺、三亚乙基二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或Dabco33-LV。