[发明专利]一种硬质闭孔聚酰亚胺泡沫及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硬质闭孔聚酰亚胺泡沫及其制备方法，属于高分子聚酰亚胺泡沫材料的制备技术领域。将芳香二酐加入到极性溶剂中，加入2～5倍芳香二酐物质的量的小分子脂肪醇，反应至酯化完全，然后加入计量的二胺及封端剂，反应0.5～3h，得到透明溶液；在上述透明溶液中加入能够在树脂固化过程中释放气体的可发泡组份，同时加入表面活性剂，然后脱除溶液中的溶剂，高温干燥得到前驱体粉末；将得到前驱体粉末置于模具中，然后置于真空烘箱中，抽真空加热发泡，固化形成交联的聚酰亚胺泡沫后，冷却，释放压力得到所述硬质聚酰亚胺泡沫。本发明方法通过在真空状态下发泡，一步实现低导热、高强度、高闭孔率泡沫的制备，拓宽了泡沫材料的应用范围。

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，特别涉及一种硬质闭孔聚酰亚胺泡沫及其制备方法。

背景技术

聚合物泡沫材料是一类广泛应用的隔热保温材料，硬质聚合物泡沫材料除具有保温绝热功能外，还具有良好的机械性能，在夹芯材料、结构材料等方面获得了广泛的应用：如PVC、PET硬质泡沫材料在风电叶片、航空夹芯材料领域获得应用，耐更高温度的PMI泡沫也已经在武器装备、医疗、运动等行业获得应用推广。然而，随着科技的发展，装备对材料的要求越来越高，以使装备更小型化、高性能化，如耐更高的温度(使用温度200℃)、低导热系数(0.03W·m^-1·K^-1)，同时，保持良好压缩强度(压缩强度1MPa)。聚酰亚胺泡沫材料是一类重要的高分子泡沫材料，该类泡沫材料具有优异的阻燃性能、突出的耐高温性，同时也具有优异的耐低温脆性等特点，已经作为隔热、降噪材料在国外取得到了广泛的应用。

硬质聚酰亚胺泡沫材料是聚酰亚胺泡沫中的一种，可用于对强度有较高要求的环境中。目前，制备硬质聚酰亚胺泡沫材料的方法有多种，常见的方法是利用芳香二酐及芳香二胺为主要原料制备泡沫材料，美国NASA利用该方法制备微球，再以微球进行热压制备硬质聚酰亚胺泡沫材料。

利用芳香二酐和异氰酸酯为原料也可制备硬质泡沫材料，其中由芳香二酐、低分子醇、催化剂、表面活性剂等按比例混合在极性溶剂中形成泡沫前体的溶液，然后再与异氰酸酯混合发泡，进一步通过微波处理和热处理得到聚酰亚胺泡沫，中国专利CN102127225A和CN107459669A均采用上述两种主要原料制备的硬质聚酰亚胺泡沫。

此外，中国专利CN102964834A公开了一种基于RTM工艺树脂制备硬质泡沫的方法，以降冰片烯二酸酐作为封端剂，α-异构联苯酐为主要二酐，利用聚合物交联时释放的气体制备硬质聚酰亚胺硬质泡沫，泡沫具有较高的闭孔率。

然而，上述体系还存在一定的问题，前两种方法制备的泡沫闭孔率较低，且对于异氰酸酯体系来说，其还存在反应过程中副反应较多，产品耐热性、抗热氧化性能不佳的问题。基于降冰片烯二酸酐作为封端剂，α-异构联苯酐为主要二酐的方法，由于释放气体的部位为树脂分子的链端，体系选择范围窄，性能调节不方便。此外，上述几种方法在常压或高压下所制备的泡沫的导热系数都比较高，使其应用受到一定程度限制。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种在真空状态下发泡的制备高闭孔率硬质聚酰亚胺泡沫材料的方法，制备得到的硬质聚酰亚胺泡沫材料耐高温、抗氧化性能好、导热系数低，能够保持良好的压缩强度，且性能调节方便。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种硬质闭孔聚酰亚胺泡沫的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，将芳香二酐加入到极性溶剂中，然后加入2～5倍芳香二酐物质的量的脂肪醇，反应至酯化完全，然后加入计量的二胺及封端剂，于50～70℃下反应0.5～3h后，得到溶液A；

步骤(2)，在步骤(1)得到的溶液A中加入能够在树脂固化过程中释放气体的可发泡组份，同时加入表面活性剂，搅拌0.5～3h，得到前驱体溶液B，对得到的前驱体溶液B进行干燥处理，除去部分溶剂，然后粉碎得到可发泡的前驱体粉末；