[发明专利]一种硬质聚酰亚胺泡沫及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硬质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。本发明制备方法中，首先制备了聚酰亚泡沫前驱体溶液，然后将聚酰亚泡沫前驱体溶液和多异氰酸酯化合物迅速注入到高压容器中，通入高压COsubgt;2/subgt;，进行高压条件下的湿凝胶，最后利用超临界状态的COsubgt;2/subgt;萃取极性溶剂，得到多孔聚酰亚胺凝胶，使多孔聚酰亚胺凝胶酰亚胺化，得到聚酰亚胺泡沫。本发明加压凝胶/发泡的制备方法有效降低了材料成本，提高了生产效率，所制备的聚酰亚胺泡沫材料耐高温、压缩强度高，热导率低，孔径小，泡孔均匀，密度易于控制，性能优良，具有较好的应用前景。

技术领域

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

背景技术

聚酰亚胺泡沫材料是一类高性能泡沫材料，其具有突出的耐热性能，自阻燃性，低发烟及无害气体释放等优良性能，根据力学性能差异可分为软质及硬质两类聚酰亚胺泡沫材料，其中软质开孔聚酰亚胺泡沫如solimide系列泡沫已在国外各类舰船绝热吸声领域得到广泛应用，此类泡沫材料为软质泡沫材料，压缩强度较低；硬质聚酰亚胺泡沫的是一类具有较高压缩强度的泡沫材料，其中以侧链型聚聚酰亚胺PMI泡沫材料应用最为广泛，目前也已经在航空航天、医疗、运动等行业获得应用推广，然而随着装备的升级换代，某些应用领域对材料耐温要求越来越高，要求材料的能够耐200℃以上，甚至是250℃以上，PMI及传统的几类硬质泡沫材料也面临难以达到更高温度使用要求的情况。

主链型聚酰亚胺泡沫材料是耐温性能较好的材料，其耐温可达到200℃及以上，根据原料种类及制备方法的不同，可以主要分为两类，其于芳香二酐与异氰酸酯的制备方法和基于芳香二酐与芳香二胺的制备方法。

利用芳香二酐与异氰酸酯制备聚酰亚胺泡沫，首先以芳香二酐、低分子醇、催化剂、表面活性剂等按比例混合在极性溶剂中进行酯化反应，形成泡沫前体的溶液A液，然后再与B液异氰酸酯混合发泡，发泡形式类似于聚氨酯发泡，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和专利CN107459669A均采用上述两种主要原料制备的硬质聚酰亚胺泡沫。

利用芳香二酐及芳香二胺为主要原料制备硬质泡沫材料，需要美国NASA利用该方法先制备微球，再以微球进行热压制备硬质聚酰亚胺泡沫材料。

除以上方法外，利用聚合物交联时释放的气体也可制备硬质聚酰亚胺硬质泡沫，CN102964834A公开了一种以降冰片烯二酸酐作为封端剂，α-异构联苯酐为主要二酐的硬质聚酰亚胺泡沫。所制备的泡沫具有较高的闭孔率。

以上方法中，以芳香二酐和异氰酸酯为原料的方法制备工艺简单、成本低，产品耐热能够达到200℃以上，是一种综合性能较为优秀的产品，但上述样品由于泡孔较大，形成的泡沫导热系数较高，室温导热系数均大于0.037W/(m·K)，所以，急需开发出一种新型的硬质聚酰亚胺泡沫及其制备方法以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种硬质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。本发明制备方法中，首先制备了聚酰亚泡沫前驱体溶液，然后将聚酰亚泡沫前驱体溶液和多异氰酸酯化合物迅速注入到高压容器中，通入高压CO₂，进行高压条件下的湿凝胶，最后利用超临界状态的CO₂萃取极性溶剂，得到多孔聚酰亚胺凝胶，使多孔聚酰亚胺凝胶酰亚胺化，得到聚酰亚胺泡沫。本发明加压凝胶/发泡的制备方法有效降低了材料成本，提高了生产效率，所制备的聚酰亚胺泡沫材料耐高温、压缩强度高，热导率低，孔径小，泡孔均匀，密度易于控制，性能优良，具有较好的应用前景。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种硬质聚酰亚胺泡沫的制备方法，包括以下步骤：

(1)将芳香族二酐和脂肪醇依次加入极性溶剂中，得到混合溶液；