[发明专利]一种耐高温、阻燃型聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料，按原料质量份数计，包括15～60重量份的吡咙聚酰胺酸前驱体、15～60重量份的异氰酸酯、10～40重量份的溶剂、2～8重量份的发泡剂、5～12重量份的泡沫稳定剂以及0.5～5重量份的催化剂。本发明使用PMDA与四苯胺制备的吡咙聚酰胺酸前驱体，与异氰酸酯基团反应，发泡，并通过亚胺化过程，实现将“梯形聚酰亚胺”结构引入泡沫中，引入的梯形聚酰亚胺刚性结构，对于氧指数和力学性能具有明显提升。本发明制得的泡沫材料具有高氧指数、耐高温等优势特点。

技术领域

本发明属于耐高温阻燃聚酰亚胺泡沫材料技术领域，涉及一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，尤其涉及一种耐高温、阻燃型聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是指主链的链节上含有酰亚胺环结构的一类聚合物，根据重复单元的化学结构，可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种，根据链间相互作用力，可分为交联型和非交联型两种，是现有已知的综合性能最佳的一类有机高分子材料，结构简式如式I所示。

聚酰亚胺泡沫是一种轻质多孔材料，具有轻质、优异的耐高低温、隔热、吸音降噪、阻燃、绝缘等性能。高性能的聚酰亚胺泡沫长期可耐250～300℃，短时可耐400～500℃，是有机聚合物中热稳定性最好的材料之一。高性能聚酰亚胺泡沫材料还可耐极低温，在-269℃的液态氦中不发生脆裂。正是由于聚酰亚胺泡沫材料具有上述诸多优点，近些年来，聚酰亚胺泡沫材料被誉为21世纪最有希望解决尖端核心科学技术问题的新材料之一，在航空航天、船舶、电子、新能源、轨道交通等许多高新技术领域具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。

随着下游应用场景的不断复杂与苛刻，对于聚酰亚胺泡沫特别是耐温与阻燃性能的需求日益提升。采用异氰酸酯路线的溶液法制备的聚酰亚胺泡沫在阻燃与耐温方面存在一定不足。

因而，如何进一步提高异氰酸酯路线的溶液法制备的聚酰亚胺泡沫材料的阻燃与耐温性能，进而拓宽该聚酰亚胺泡沫材料的应用深度与广度，具有重要意义，也是业内诸多研发型生产企业广为关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，特别是一种耐高温、阻燃型聚酰亚胺泡沫材料。本发明提供的聚酰亚胺泡沫材料，具有特定的刚性梯形结构，该结构具有大的刚性的同时可以有效提升玻璃化转变温度与氧指数，在保证力学性能的同时提高耐温与氧指数，成为新一代高性能聚酰亚胺泡沫；而且工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。

本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料，按原料质量份数计，包括：

优选的，所述吡咙聚酰胺酸前驱体由芳香族二酐和芳香族四胺在溶剂中经过反应后得到；

所述芳香族二酐包括均苯四酸二酐；

所述芳香族四胺包括四苯胺；

所述四苯胺包括1,2,4,5-四苯胺。

优选的，所述芳香族二酐的加入量为10～20重量份；

所述芳香族四胺的加入量为5～10重量份；

所述反应的温度为25～120℃；

所述反应的时间为2～24h；

所述吡咙聚酰胺酸前驱体的数均分子量为2000～10000。

优选的，所述溶剂包括N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种；