[发明专利]改性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种改性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。所述改性聚酰亚胺泡沫材料由包括如下重量份的原料制备得到：芳香二酐80‑150份，多异氰酸酯120‑200份，极性溶剂80‑150份，脂肪醇5‑15份，去离子水10‑20份，泡沫稳定剂8‑15份，催化剂2‑5份，阻燃剂5‑20份；其中，所述阻燃剂为氮掺杂石墨碳包覆的中空氧化铁/氧化镍复合物。本发明得到的改性聚酰亚胺泡沫材料具有阻燃性能和机械性能优、密度小的优势，有望应用于对阻燃性能有特殊要求的高端领域。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺材料制备技术领域，具体涉及一种改性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺泡沫材料是一类含有大量气体微孔/介孔/纳孔的聚合物材料。与传统的泡沫塑料相比，聚酰亚胺泡沫不仅具有隔热、减震、降噪等特点，同时具有耐高温、耐低温、本征阻燃、耐辐射、低发烟率等特优点，在航天、航空、空间、船舶、核电等许多高技术领域获得了广泛而重要的应用。

目前，聚酰亚胺泡沫的制备方法主要包括：

(1)由四元酸的二元酯和二胺反应可以获得聚酰亚胺泡沫材料。如BTDA和乙醇回流反应得BDTA的二乙酯，此酯与MPD反应得粉状产物，在300℃加热得聚酰亚胺泡沫材料。

(2)四元酸和二胺反应合成。如二苯甲酮四酸和MPD溶解在水中，用吡啶作催化剂，315℃加热经由二吡啶盐中间体得聚酰亚胺泡沫材料。

(3)二元酐或多元酸和多异氰酸酯反应合成。二元酐或多元酸和多异氰酸酯反应生成不稳定的中间体氨基甲酸，继而脱羧形成聚酰亚胺泡沫材料。二元酐或多元酸和多异氰酸酯加热反应产生气体CO₂发泡。如多异氰酸酯、多元酸、呋喃甲醇发泡剂、无机酸80℃喷涂制备聚酰亚胺泡沫涂料。

但目前，上述方法得到的聚酰亚胺泡沫的阻燃性仍不能满足一些特殊要求的使用，尤其是通过多异氰酸酯制备得到的聚酰亚胺泡沫材料。鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，引入石墨碳包覆的中空氧铁/氧化镍复合物，提高聚酰亚胺泡沫材料的阻燃性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

第一方面，本发明提供一种改性聚酰亚胺泡沫材料，其由包括如下重量份的原料制备得到：

其中，所述阻燃剂为氮掺杂石墨碳包覆的中空氧化铁/氧化镍复合物。

根据本发明提供的改性聚酰亚胺泡沫材料，使用氮掺杂石墨碳包覆的中空氧化铁/氧化镍复合物对聚酰亚胺进行改性，所述金属氧化物能够促进材料的热氧化降解，在有效提升聚酰亚胺泡沫材料的阻燃性能的同时，其中空结构不会增加所得泡沫材料的密度，依然能够保持泡沫材料质轻的优势。

根据本发明提供的实施方式，所述改性聚酰亚胺泡沫材料，由包括如下重量份的原料制备得到：

根据本发明提供的实施方式，所述氮掺杂石墨碳包覆的中空氧化铁/氧化镍复合物中，所述氧化铁和氧化镍的质量之和占比为60-70％，所述铁与镍的摩尔比为1:1-1.5。该范围内组成的阻燃剂，阻燃效果更优。

根据本发明提供的实施方式，所述氮掺杂石墨碳包覆的中空氧化铁/氧化镍复合物中，中空部分的直径为2-5μm。

根据本发明提供的实施方式，所述芳香二酐为均苯四甲酸二酐(PMDA)、联苯四甲酸二酐(BPDA)、二苯甲酮四酸二酐(BTDA)、二苯醚四酸二酐(ODPA)、联苯基砜四羧酸二酐(DSDA)中的一种或多种，但不限于此。