[發(fā)明專利]一種聚酰亞胺泡沫材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710935625.0
• 申請(qǐng)日: 2017-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN107629208A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁玉琴;許蘅;陳龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 丁玉琴
• 主分類號(hào): C08G73/10
• 分類號(hào): C08G73/10;C08G18/32;C08L79/08;C08L75/04;C08L91/00;C08K9/04;C08K3/26;C08K5/42;C08K5/544
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種聚酰亞胺泡沫材料的制備方法，屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著航空航天、航海等科技領(lǐng)域的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)泡沫塑料（如PS、PU、PVC等）在強(qiáng)度、剛度及耐熱性等方面已無法滿足使用要求，故研制高性能泡沫塑料已成為該領(lǐng)域的研究方向和熱點(diǎn)。應(yīng)用于航天航空領(lǐng)域以及軍用艦船上的材料的特性是具有本質(zhì)阻燃、環(huán)保無毒、耐受溫度范圍寬、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐輻照、質(zhì)輕、易加工安裝等優(yōu)異的綜合性能，可以在超高溫、超低溫、高鹽霧、強(qiáng)噪聲、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)輻射等極端條件下長(zhǎng)期服役，具有極高的可靠性和質(zhì)量保證。聚酰亞胺良好的綜合性能使其倍受青睞，因其具有質(zhì)輕、阻燃、耐輻射、發(fā)煙率低、環(huán)保、防震等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航天、航空、艦船、高鐵、激光、核電等領(lǐng)域，但其綜合性能仍有很大的提升空間。

緩沖材料與產(chǎn)品直接接觸可以起到減震作用，它的性能直接影響到包裝材料對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)。作為新型泡沫材料的代表，聚酰亞胺泡沫材料因其具有質(zhì)輕、阻燃、耐輻射、環(huán)保、防震等優(yōu)良特性，在航空航天、電子電器及信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域里得到越來越多的關(guān)注。航天產(chǎn)品在運(yùn)輸及保存過程中，還要求緩沖包裝材料具有良好的熱穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性，能夠耐受冷熱交變的考驗(yàn)，在變化環(huán)境中保持性能穩(wěn)定，以保障產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性、安全性，延長(zhǎng)貯存壽命。目前聚酰亞胺泡沫的制備主要有一步法、兩步法和預(yù)聚法。一步法制備工藝簡(jiǎn)單、周期短，儀器設(shè)備易操作，制備的泡沫孔徑均勻、性能穩(wěn)定，但原料配比對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)影響很大，且很難控制發(fā)泡過程中大量熱量的釋放。兩步法制備的泡沫塑料綜合性能較好，但制備工藝復(fù)雜，成型周期長(zhǎng)，因隔熱作用導(dǎo)致聚酰亞胺泡沫表層和內(nèi)部均勻性差。預(yù)聚法，工藝簡(jiǎn)單，通過控制預(yù)聚體黏度，有效控制發(fā)泡過程，制備出聚酰亞胺泡沫，在泡孔結(jié)構(gòu)控制方面比一步法制備聚酰亞胺泡沫更易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)減少了副反應(yīng)的發(fā)生，在一定程度上提高聚酰亞胺泡沫的綜合性能，但仍然達(dá)不到理想的效果。

因此，進(jìn)一步改善聚酰亞胺泡沫材料力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性能，才能促進(jìn)其推廣與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)傳統(tǒng)聚酰亞胺泡沫材料熱穩(wěn)定性和力學(xué)性能不佳的問題，提供了一種聚酰亞胺泡沫材料的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計(jì)，依次取10～20份均苯四甲酸酐，15～20份多亞甲基多苯基多異氰酸酯，80～150份極性溶劑，8～10份氧化鈣，15～20份水，10～15份無水乙醇，1～3份穩(wěn)泡劑，4～6份降粘劑，1～3份偶聯(lián)劑；

（2）先將均苯四甲酸酐、多亞甲基多苯基多異氰酸酯和極性溶劑加入反應(yīng)釜，恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)，得預(yù)聚體；

（3）將氧化鈣、無水乙醇、穩(wěn)泡劑、降粘劑和偶聯(lián)劑攪拌混合，得混合助劑；

（4）將預(yù)聚體和混合助劑混合反應(yīng)后，冷卻，再經(jīng)程序升溫至25～30℃，隨后在恒溫?cái)嚢锠顟B(tài)下加入水，恒溫密閉攪拌反應(yīng)后，得漿料；

（5）將所得漿料注入模具中，程序升溫固化后，自然冷卻至室溫，脫模，即得聚酰亞胺泡沫材料。

所述極性溶劑為N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜中的任意一種。

所述氧化鈣還可以為預(yù)處理氧化鈣，具體預(yù)處理過程為：將氧化鈣和甘油按質(zhì)量比為10：1～20：1加入球磨機(jī)，球磨混合4～6h，得預(yù)處理氧化鈣。

所述穩(wěn)泡劑為十二烷基苯磺酸鈉、硅油AK8803或硅油AK8807中的任意一種。

所述降粘劑為蓖麻油、機(jī)油或柴油中的任意一種。

所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH-550、硅烷偶聯(lián)劑KH-560或硅烷偶聯(lián)劑KH-570中的任意一種。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明技術(shù)方案以水為發(fā)泡劑，通過在聚酰亞胺泡沫材料制備過程中添加氧化鈣，在反應(yīng)過程中，一部分水與異氰酸酯反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w，從而起到發(fā)泡作用，而另一部分水與氧化鈣反應(yīng)生成氫氧化鈣，氫氧化鈣可充當(dāng)二氧化碳儲(chǔ)存劑的作用，先與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣，而在過量二氧化碳和水條件下，進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸氫鈣而將二氧化碳儲(chǔ)存于體系中，再配合整個(gè)反應(yīng)過程中對(duì)溫度的嚴(yán)格控制，從而使體系穩(wěn)定發(fā)泡，使體系內(nèi)部形成均勻泡孔結(jié)構(gòu)，而在后續(xù)程序升溫固化過程中，碳酸氫鈣在相對(duì)較低溫度下即開始分解，并生成水、二氧化碳和碳酸鈣，水可與體系中殘留的異氰酸酯進(jìn)一步反應(yīng)，使反應(yīng)更充分，而產(chǎn)生的二氧化碳可進(jìn)一步起到穩(wěn)定發(fā)泡的效果，使產(chǎn)品穩(wěn)定性得以有效提高，最終碳酸鈣作為填料，分散于泡孔結(jié)構(gòu)內(nèi)壁，起到增強(qiáng)效果，提高材料的力學(xué)性能；