[發明專利]水滑石與聚酰亞胺復合泡沫材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410120903.3
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103897395A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 劉連河;孫高輝;韓世輝;王君;魏浩;王洪良
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08G73/10;C08K3/26;C08J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種耐高溫阻燃型復合泡沫材料的制備方法，特別是涉及一種水滑石/聚酰亞胺復合泡沫材料的制備方法。

背景技術

聚酰亞胺泡沫塑料是一類以高性能聚合物材料-聚酰亞胺為基體樹脂的輕質多孔材料，由于具有較高的熱穩定性、保溫隔熱性、吸聲性，并且阻燃性能優良，燃燒過程發煙量低等優點，在航空航天、船舶、高速列車等尖端技術領域等到廣泛關注與應用。由兩步法生產的聚酰亞胺泡沫塑料雖然綜合性能優良，但是由于工藝設備特殊、制備過程線路長、生產工藝復雜，導致了產品價格昂貴，因此限制在對其性能要求較低的相關民用領域的廣泛應用。為簡化聚酰亞胺泡沫塑料的生產流程、降低產品成本，美國標準石油公司公司申請的專利US3300420，最早公開了以多元酐和多異氰酸酯在無機酸或叔胺類為催化劑條件通過一步法制得聚酰亞胺泡沫塑料的方法。由于所用原材料包括異氰酸酯，該種方法所制得的聚酰亞胺泡沫材料亦被稱為異氰酸酯基聚酰亞胺泡沫塑料。該類材料質地堅硬、脆性強，而且泡孔尺寸不易控制，呈開孔結構，不易于材料后加工。美國NASA公司分別于2005年、2009年申請的專利US6596066和US7541388公開了異氰酸酯基聚酰亞胺泡沫塑料的另一種制備路線。該種方法以芳香二酐與甲醇在極性溶劑中加熱進行酯化反應，得到易溶于極性溶劑的二酸二酯溶液，再在催化劑、水的作用下與多異氰酸酯反應自由發泡生成泡沫前體，后經微波及電熱固化制得泡沫塑料。該種方法雖然簡便，但是工藝仍然比較復雜，同時由于芳香二酸二酯與多異氰酸酯較慢的反應的速度與較低的反應程度，導致大量副產物-聚脲的生成，降低了材料整體的阻燃性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝簡單、成本低廉、易于工業化生產，能達到阻燃性能優良的保溫隔熱材料的水滑石與聚酰亞胺復合泡沫材料的制備方法。

本發明的目的是這樣實現的：

（1）芳香二酐在極性溶劑中加熱溶解與脂肪醇反應，反應得到芳香二酐衍生物二酸二酯溶液；

向容器中依次加入重量份為極性溶劑200-300份和芳香二酐50-100份，在磁力攪拌作用下得到白色乳濁液，常壓條件下升溫至80-100℃時停止加熱，向乳濁液中逐滴滴入脂肪醇20-40份回流酯化，滴加速度控制在1-5毫升每分鐘，待脂肪醇完全加完酯化反應完畢后，形成澄清透明的二酸二酯溶液，降至室溫；

（2）二酸二酯溶液與泡沫穩定劑復配合成組合溶液；

室溫條件下向步驟（1）得到的二酸二酯溶液中依次加入催化劑10-20份、泡沫穩定劑20-40份、表面活性劑20-40份和去離子水40-60份配制泡沫組合溶液；

（3）室溫條件下向步驟（2）得到的組合溶液中填入水滑石50-350份，充分攪拌，同時以超聲波分散器輔助分散水滑石，形成均勻的乳白色白料；

（4）室溫常壓條件下將多異氰酸酯300-500份添加到步驟（3）得到的乳白色白料中快速攪拌均勻，形成混合溶液，將混合溶液迅速倒入模具中自由發泡制得泡沫塑料中間體；

（5）泡沫中間體經過電加熱固化制得水滑石與聚酰亞胺復合泡沫材料。

本發明還可以包括：

1、所述泡沫中間體經過電加熱固化制得水滑石與聚酰亞胺復合泡沫材料具體包括：泡沫中間體在室溫條件下放置5-10分鐘后脫模，將泡沫塑料中間體在電熱鼓風干燥箱中固化，180-200℃固化2-3小時，制得水滑石與聚酰亞胺復合泡沫材料。

2、所述的水滑石包括由鎂、鋁、鎳、鈣、銅以及稀土金屬元素所構成的二元及三元水滑石。

3、所述芳香二酐為均苯四酸二酐（PMDA）、3,3′,4,4′-二苯甲酮四酸二酐（BTDA）、3,3′,4,4′-聯苯基四酸二酐（BPDA）、3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐（ODPA）、3,3′,4,4′-聯苯基砜四羧酸二酐（DSDA）中的一種。

4、所述極性溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亞砜。

5、所述脂肪醇為甲醇或乙醇。

6、所述泡沫穩定劑為非水解型水溶性聚醚硅氧烷（AK8805、DC193、L580）。

7、所述表面活性劑為非離子氟碳表面活性劑（FS-300、FSO-100）、聚氧化乙烯非離子表面活性劑（PEG-600、PEG-300、PEG-400、PEG-800、PEG-1000）。

8、所述催化劑為三乙醇胺、三亞乙基二胺、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫或Dabco33-LV。