[发明专利]一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明属于高性能聚合物发泡材料制备技术领域，具体涉及一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，二酐和二胺在极性溶剂中形成聚合物前体后，加入乳化剂和脱水剂后得到A相；将非极性有机溶剂(B相)加入A相后，再加入脱水催化剂，形成A包B的无水乳液，依次静置、洗涤和干燥后，得到聚酰亚胺泡沫材料。本发明的制备方法简单易行，制得的聚酰亚胺泡沫材料开孔率高。

技术领域

本发明属于高性能聚合物发泡材料制备技术领域，具体涉及一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

自20世纪50年以来，高性能聚合物已在航空航天和电子工业中得到广泛的应用。高性能聚合物的最初定义为在高温下具有长耐久性，低重量损失率和低重量损失速率和高机械性能保持率的聚合物。随着聚合物科学的飞速发展，高性能聚合物的定义已经扩大至具有高或低的导热性，特殊的表面特性，高纯度等。然而，仍被广泛接受的观点是：高性能聚合物，即耐高温和耐化学腐蚀的聚合物，其中最具代表性的聚合物为聚酰亚胺。

聚合物泡沫具有广泛吸引力，主要是因为它们的优异的重量/性能比：它们很轻，但足够坚固和刚硬。此外，聚合物泡沫材料还具有出色的吸附、耐热和隔音性能。多孔高性能聚合物如多孔聚酰亚胺、多孔聚醚醚酮、多孔环氧树脂等，结合来自他们的本体聚合物和聚合物泡沫的优点，被应用于许多领域，包括夹心材料、航空空间飞行器、膜和医疗应用领域，但多孔高性能聚合物仍是一个新兴的市场，目前其市场占有率仍然很低。因此，建立可望合成商品化的聚酰亚胺泡沫材料的新途径迫在眉睫。

聚酰亚胺材料通常难溶解、难熔融，几乎无法使用普通塑料的发泡成型技术，制备聚酰亚胺发泡材料需要一些特殊的方法，粉末发泡法是制造聚酰亚胺基泡沫的最典型和广泛采用的工艺，还包括缩聚反应法、闭模发泡法和3D打印法等，但上述方法制备的聚酰亚胺泡沫的孔隙结构主要是封闭和半封闭的，罕见的开孔结构也以狭缝开口模式为主而不是破碎模式。如中国专利CN107459669A公开了一种制备硬质开孔聚酰亚胺泡沫的方法，采用的便是粉末发泡法，然而过程中粉末需置于高压釜中，并升温加压后得到聚酰亚胺泡沫材料，该过程对设备的要求高，耗能大，不利于大量生产；同时，前体粉末中过量或不足的溶剂残留以及泡沫粉末的不均匀传热均可能导致泡沫结构的不均匀性。

目前制备聚酰亚胺泡沫的方法难以实现高开孔度，因此亟需寻找一种高度开孔结构的聚酰亚胺泡沫的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。本发明的制备方法能够提高聚酰亚胺泡沫材料的开孔度，实施例制得的聚酰亚胺泡沫材料开孔率均为100％。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

将二酐、二胺和极性溶剂混合进行聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；

将所述聚酰胺酸溶液、乳化剂和脱水剂混合，得到A相；

将B相加入所述A相后，与脱水催化剂混合进行脱水，得到A包B的乳液，所述B相为非极性溶剂；

将所述A包B的乳液依次进行静置、洗涤和干燥，得到所述聚酰亚胺泡沫材料。

优选的，所述A相和B相的体积比为1:0.7～20。

优选的，所述A相中乳化剂的质量分数为3～30％。

优选的，所述乳化剂包括吐温20、泊洛沙姆407、泊洛沙姆108、聚甘油烯基丁二酸酯和曲拉通100中的一种或多种。

优选的，所述A相中聚酰胺酸的质量分数为10～40％。

优选的，所述二酐包括均苯二酐、联苯二酐、联苯醚二酐、二苯醚二酐、二苯硫醚二酐、二醚二酐和二苯砜二酐中的一种或多种。