[發(fā)明專利]耐高溫聚醚酰亞胺基復合泡沫材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107556750B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 葉林;孫雪潔;趙曉文
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L83/08;C08L83/06;C08K9/04;C08K3/04;C08G73/10;C08J9/28
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本發(fā)明公開一種耐高溫聚醚酰亞胺基復合泡沫材料及其制備方法，其特點是：采用含活性端基的聚硅氧烷插層修飾氧化石墨烯，并均勻分散于聚醚酰亞胺合成單體中，同時加入具有納米尺寸的耐高溫多面體低聚倍半硅氧烷(簡稱POSS)，通過原位聚合方法制備聚醚酰亞胺/石墨烯/POSS納米復合材料；進一步采用相分離方法制備微孔發(fā)泡納米復合材料，以提高聚醚酰亞胺泡沫耐高溫性及熱力學穩(wěn)定性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種耐高溫聚醚酰亞胺基復合泡沫材料及其制備方法，屬于聚合物合成及加工領域。

背景技術

聚醚酰亞胺是在聚酰亞胺分子主鏈上引入醚鍵得到的一類非結晶型熱塑性聚合物，其分子結構中既含芳香胺官能團，又含有醚結構，因此，它不僅具有耐高溫、高強度、高模量和耐腐蝕等性能，而且具有良好的加工性能，可以用注射等方法成型，因此，聚醚酰亞胺是高性能熱塑性泡沫塑料的首選材料之一，其泡沫材料力學性能優(yōu)良、質(zhì)輕，具有非常高的比強度、比模量，耐疲勞性優(yōu)異，并能滿足嚴格的阻燃要求，無煙、無毒，從而可用于承載結構、防火容器壁、保護燃料罐和熱敏感的原件。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp²雜化連接形成的具有六方晶格結構的單原子層二維晶體，碳原子規(guī)整地排列于蜂窩狀點陣結構單元之中。其特殊的原子結構使其具有很多獨特的性能：抗張強度達到130GPa，為鋼材的幾十倍，是已知材料中強度和硬度最高的材料；具有極大的比表面積，單層石墨烯的比表面積高達2.6×10³m²g^-1；是室溫下導電性、導熱性最好的材料；還具有優(yōu)異的耐磨自潤滑性、阻燃性及對聚合物獨特的穩(wěn)定作用。Jianqiang Ling等人，ACS Appl.Mater.Interfaces,2013,5:2677-2684，通過相分離過程制備了聚醚酰亞胺/石墨烯納米復合微孔泡沫，其導電滲流閾值達到0.18vol％，其電磁屏蔽效率、模量大幅提升，導熱系數(shù)降低。Abbasi H等人，Express Polymer Letters,2015,9(5):412-423，通過相分離方法制備了聚醚酰亞胺/石墨烯復合泡沫材料，其熱穩(wěn)定性得到提升。

在以上制備方法中，直接將石墨烯摻入基體不利于石墨烯在聚醚酰亞胺基體中形成較強的界面作用及良好分散。結構完整的石墨烯由苯環(huán)組成，化學穩(wěn)定性高，表面呈惰性，與其它介質(zhì)作用弱；且石墨烯片層間存在較強范德華力，易團聚，極大限制其研究應用；如何采用高效簡便、易于實施應用的方法實現(xiàn)石墨烯在聚醚酰亞胺基體中的良好分散，是制備高性能聚醚酰亞胺/石墨烯納米復合泡沫材料的關鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提供一種耐高溫聚醚酰亞胺基復合泡沫材料及其制備方法，其特點是采用含活性端基的聚硅氧烷插層修飾氧化石墨烯，并均勻分散于聚醚酰亞胺合成單體中，同時加入具有納米尺寸的耐高溫多面體低聚倍半硅氧烷(簡稱POSS)，通過原位聚合制備聚醚酰亞胺/石墨烯/POSS納米復合材料；進一步采用相分離方法制備微孔發(fā)泡納米復合材料，以提高聚醚酰亞胺泡沫耐高溫性及熱力學穩(wěn)定性。

本發(fā)明的目的由以下技術措施實現(xiàn)，其中所述原料分數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。

耐高溫聚醚酰亞胺基復合泡沫材料起始原料配方組分為：

其中，芳香族二胺為4,4’－二氨基二苯醚、間苯二胺、對苯二胺、二氨基二苯甲烷中的任一種；

聚硅氧烷為端羥基聚二甲基硅氧烷、二端羥丁基聚二甲基硅氧烷、端羥基亞苯醚基聚二甲基硅氧烷、端氨丙基聚二甲基硅氧烷、氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷中的任一種；

POSS為胺丙基籠型聚倍半硅氧烷、三羥基籠型聚倍半硅氧烷、八苯胺基籠型聚倍半硅氧烷中的任一種，其分子量為500～10000g/mol。

耐高溫聚醚酰亞胺基復合材料制備：