[發明專利]一種改性輕質柔性聚酰亞胺泡沫材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201010600201.7
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102134395A
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 詹茂盛;劉小艷;王凱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08G73/10;C08J9/02
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技術領域

本發明涉及一種改性輕質柔性聚酰亞胺泡沫材料及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺泡沫材料是一種新型的具有特定化學結構、耐高低溫區域為-250℃～450℃、無有害物質釋放的輕質材料，具有優異的隔熱吸聲性能、良好的介電性能、良好的柔彈性、強度可設計、耐輻照、耐溶劑、難燃和低發煙等性能。聚酰亞胺泡沫材料的性能決定其具有多種用途，目前越來越多地用作航空航天、艦艇和微電子等高新技術領域的承力、隔熱、減震降噪和絕緣等方面的關鍵材料。

目前聚酰亞胺泡沫材料的制備方法較多，美國專利US3249561、US3310506、及英國專利GB999578通過制備聚酰胺酸溶液，然后加入化學酰亞胺化試劑，劇烈攪拌引入氣泡，制備片狀聚酰亞胺泡沫。但是，這種方法制備的泡沫材料孔徑不均勻且化學發泡劑容易殘留在泡沫中。

US3483144采用球磨法制備聚酰亞胺泡沫。在球磨熔融狀態下二酐和二胺溶解并最終反應生成水發泡形成泡沫。該法的缺陷是泡孔不均勻，尺寸穩定性差，反應產生的發泡劑水含量很少，僅能制備密度約為430kg/m³的高密度聚酰亞胺泡沫材料。

US4305796、US4439381、US4822537通過微波發泡技術代替烘箱加熱制備聚酰亞胺泡沫，其發泡及酰亞胺化速度快，效率高，但該法制備的泡沫缺陷多，密度不均勻。

歐洲專利EP0376592公開了一種擠出發泡制備聚酰亞胺泡沫的方法。將熱塑性聚酰亞胺在380℃～410℃溫度范圍內熔融擠出，通過加入發泡劑或在口模處減壓降溫發泡。該法缺陷是工藝條件較難控制，泡沫孔徑不均勻。

WO9962984、美國專利US4656198、US4670478、US4647597、US4425441、US6133330、US6180746B1、US6084000、US6180746B1、US6084000及中國專利CN101402795A、CN200710119168.4報道了采用粉/微球發泡制備聚酰亞胺泡沫的方法。將二酐及其衍生物在小分子醇和醚的溶液中酯化，然后向酯化溶液中加入二胺進行反應，得到聚酰胺酸預聚物溶液，再通過干燥、粉碎，得到聚酰胺酸前驅體粉，然后高溫制備聚酰亞胺微球和聚酰亞胺泡沫。

US4900761、US5122546A、US5096932、US5234966、US5298531、US4952611A、US5064867先將二酐在醇和水中酯化，然后加入二胺、發泡劑等制備聚酰亞胺前驅體溶液，在一定溫度下將部分前驅體溶液加熱制成前驅體粉，然后將前驅體粉與水或聚酰亞胺前驅體溶液混合制成漿狀物，再在微波爐或烘箱中加熱制備聚酰亞胺泡沫，或直接對聚酰亞胺前驅體溶液進行高溫處理制備聚酰亞胺泡沫。該法中發泡劑作為一個獨立主體會導致泡沫產生非均一多孔結構，同時在泡孔壁上會殘留發泡劑。

CN1528808A公開了一種聚醚偶聯前體過程制備聚酰亞胺泡沫的方法。將二酐在小分子醇和單羥基聚醚中酯化，然后加入二胺和小分子醚充分反應，烘干后研磨成粉，高溫下制備聚酰亞胺微球和聚酰亞胺泡沫。

CN101456967A通過將致孔劑加入到熱塑性聚酰亞胺粉料中制得復合粉料，然后在20MPa～50MPa的高壓及280℃～330℃的高溫下制備聚酰亞胺多孔材料。該法的缺陷是發泡壓力大、溫度高、耗能、且材料密度大。

上述方法中采用二酸二酯中間體與二胺反應制備聚酰胺酸前驅體粉末或微球，然后高溫制備的聚酰亞胺泡沫綜合性能較好，但不能得到寬密度范圍的聚酰亞胺泡沫，尤其是不能得到低密度的制品；同時中間體不易控制，副產物較多，可生成三酯或四酯等影響最終泡沫性能；另外，該法制備的泡沫主要為閉孔、隔熱聚酰亞胺泡沫，與本發明內容無關。

美國專利US5900440、US4177333通過將催化劑加入到二酐和異氰酸酯的混合物中，然后高溫處理制備聚酰亞胺泡沫。先在較低的溫度下攪拌混合物，當反應生成的CO₂釋放量為混合物總質量的1wt％～8wt％時，終止反應并將混合物從容器中移出，研磨成粉或直接倒入模具內高溫發泡，得到聚酰亞胺泡沫材料。該法可制備低密度開孔聚酰亞胺泡沫，但缺陷是工藝復雜，CO₂釋放量不易控制，且泡沫收縮嚴重。

US5153234公開了一種將二酐、異氰酸酯、催化劑等在容器中混合均勻，然后倒入預熱的模具內，在200℃～250℃下保持5分鐘～15分鐘獲得聚酰亞胺泡沫的方法。該法可制備低密度的聚酰亞胺泡沫材料，但缺陷是材料酰亞胺化程度不夠，泡沫掉渣，易變形，廢品率高。