[发明专利]一步法制备高阻燃性低密度聚酰亚胺泡沫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种耐高温高阻燃性泡沫材料的制备方法，特别是一种高阻燃性低密度聚酰亚胺泡沫的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺泡沫是一类以聚酰亚胺为基体树脂的轻质多孔材料，由于聚酰亚胺树脂具有较高的热稳定性、耐热性、耐辐照性并且阻燃性能优良，燃烧过程发烟量低，因此得到航空航天、舰船、高速列车等尖端技术领域等到广泛关注与应用。目前被广泛应用于上述尖端技术领域的高性能聚酰亚胺泡沫主要是由两步法制备技术生产得到，然而是由于两步法制备技术对原材料纯度以及反应条件要求极高，且生产流程线路长、生产工艺复杂，导致两步法聚酰亚胺泡沫产品价格居高不下，因此限制其在普通民用领域的广泛应用。

一步法聚酰亚胺泡沫主要由多元酸酐和异氰酸酯在水作用下通过自由发泡方式获得泡沫中间体，再经过简单的后续高温或微波固化过程即可得到聚酰亚胺泡沫。这种制备方法相对两步法而言不仅生产流程简单而且对原材料的纯度要求也大大降低，因此能够有效地降低制备成本，受到广大科研工作者的广泛关注。自20世纪60年代开始，美国NASA以及其他相关公司相继在US3300420、US4263410、US4824874、US4980102、US5919833、US6172127、US6596066、US7541388等专利文件中公开了一步法聚酰亚胺泡沫材料的制备方法。然而在低密度聚酰亚胺泡沫的制备过程中异氰酸酯的存在容易导致大量聚脲的生成，因此引起材料整体阻燃性的明显下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种所的材料内部结构均匀、阻燃性高的一步法制备高阻燃性低密度聚酰亚胺泡沫的方法。

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与脂肪醇反应，反应得到芳香二酐衍生物二酸二酯溶液，具体包括：

按质量分数为极性溶剂100-150份中加芳香二酐60-100份的比例将二者混合，充分搅拌并在升温至60℃时停止加热，加入脂肪醇5-10份回流酯化，形成澄清透明的二酸二酯溶液；

2)二酸二酯溶液与泡沫稳定剂复配制备组合溶液，具体包括：

室温条件下向所述二酸二酯溶液中依次加入催化剂10-20份、泡沫稳定剂10-30份、表面活性剂10-30份和去离子水15-30份配置成泡沫组合溶液；

3)室温条件下向所述泡沫组合溶液中，填入无机矿物阻燃剂100-300份和有机液体阻燃剂100-200份，充分搅拌，同时以超声波分散器辅助分散无机矿物阻燃剂，形成均匀的白料；

4)室温常压条件下将异氰酸酯200-350份迅速添加到所述白料中快速搅拌均匀，形成混合料浆，将混合料浆迅速倒入模具中自由发泡得到泡沫中间体；

5)泡沫中间体经过电加热固化。

所述电加热固化具体包括：泡沫中间体在室温条件下放置3-10分钟后脱模，转移至140-160℃的电热鼓风干燥箱中固化2-3小时，取出后在室温条件下避光放置2-3天。

本发明提供了一种高阻燃性低密度一步法聚酰亚胺泡沫的制备方法。所述方法制备的泡沫塑料呈半闭孔结构、泡孔孔径尺寸分布均匀、材料阻燃性高、内部没有明显的贯穿孔现象及开裂现象。本方法制备工艺简单，制造成本低廉，易于工业化生产。产品阻燃性能优良，材料内部结构均匀，能够满足保温隔热材料使用过程中的防火安全要求，达到了发明的目的。

与现有技术相比，本发明由于采用同时加入无机矿物阻燃剂和有机液体阻燃剂的方法，使一步法聚酰亚胺泡沫阻燃性在得到提高的同时又保持了自身的尺寸稳定性和内部规整泡孔结构。本方法所述的高阻燃性低密度一步法聚酰亚胺泡沫制备过程简便易行，同时由于无机矿物阻燃剂和有机液体阻燃剂成本低廉，直接降低了高阻燃性低密度一步法聚酰亚胺泡沫的制备成本，有利于推进一步法聚酰亚胺泡沫在普通民用领域的广泛应用。

具体实施方式

本发明所涉及的化学原料包括芳香二酐、无机矿物阻燃剂、有机液体阻燃剂、极性溶剂、脂肪醇、泡沫稳定剂、表面活性剂、催化剂、去离子水以及异氰酸酯，所述物料化学组成按质量分数为：芳香二酐为60-100份，无机矿物阻燃剂为100-300份，有机液体阻燃剂100-200份，极性溶剂为100-150份，脂肪醇为5-10份，泡沫稳定剂10-30份，表面活性剂10-30份，催化剂10-20份，去离子水为15-30份，异氰酸酯200-350份。

所述无机矿物阻燃剂为二元及三元水滑石、水镁石、可膨胀石墨、二氧化硅或蒙脱土；所述有机液体阻燃剂为磷系阻燃剂(DMMP、DEEP)或卤系阻燃剂(TCPP、TCEP)。