[發明專利]一種耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811380945.5
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109535714A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 王凱;李永武;木拉提江.木合塔爾;魯文廓
• 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;C08K7/26;C08K9/06;C08J9/00
• 代理公司: 北京航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11668
• 代理人: 黃川;史繼穎

本發明公開了一種耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料，其制備方法包括如下步驟：(1)采用酯化方法制備可發泡性聚酰亞胺前驅體粉末；(2)將氣凝膠如：聚酰亞胺氣凝膠、二氧化硅氣凝膠、蒙脫土氣凝膠在偶聯劑作為第三組分的條件下與所述的可發泡性聚酰亞胺前驅體粉末進行復合；(3)將所述的可發泡性聚酰亞胺前驅體復合粉末進行加熱發泡，并經過后處理后得到耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料。本發明制備的聚酰亞胺復合泡沫材料密度為23kg/m³～60kg/m³、泡沫的玻璃化溫度達到370℃以上，5％熱分解溫度達到570℃以上，常溫常壓導熱系數低于0.04W/m.k。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域。尤其涉及一種耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺泡沫材料是指分子鏈中含有酰亞胺環的一類高聚物泡沫材料。聚酰亞胺泡沫不僅具有密度小、熱導率低、隔熱性能好、可吸收沖擊載荷、隔音性能優良以及比強度高等泡沫材料共有的特點，而且還具有耐高溫(可在200℃下可長期使用)，耐低溫(經過液氮處理也不發生脆斷)，耐腐蝕，阻燃性能優良，低發煙以及無有害氣體釋放等特性。從而使其在航空航天領域、交通運輸領域、船舶艦艇領域等有著廣泛運用。隨著世界各國在空天領域越來越激烈的競爭空天領域對材料又提出更加嚴格的標準和要求，為了滿足新時代航空航天領域對航空航天材料的要求和標準，使得聚酰亞胺泡沫在更加苛刻的空天環境中使用，進一步提高聚酰亞胺泡沫的性能上面，尤其聚酰亞胺泡沫的熱穩定性能，特別是提升泡沫的玻璃化溫度和熱分解性能。

公開號為US20020040068、US2003065044美國專利公開了一種新型耐高溫聚酰亞胺泡沫及制備方法，該方法通過選用二酐原料主要為2,3,3’,4’-聯苯四酸二酐和二胺原料主要為對苯二胺的單體通過固相發泡的方法制備了一種耐高溫聚酰亞胺泡沫材料。公開號為CN200810226863.5的中國專利也公開了一種耐高溫聚酰亞胺泡沫的制備方法，該方法也是通過選用2,3,3’,4’-聯苯四酸二酐為主要二酐單體和以對苯二胺為主要二胺單體并引入苯乙炔基封端劑進行封端，制備出具有可發泡性的粉末然后將可發泡性粉末在>360℃以上的高溫下加熱處理一段時間使聚酰亞胺分子鏈交聯便得到耐高溫型聚酰亞胺泡沫材料。上述制備聚酰亞胺泡沫的方法都使用了價格較高的2,3,3’,4’-聯苯四酸二酐作為聚酰亞胺泡沫二酐單體，且對聚酰亞胺泡沫中間體的后續處理需要在較高溫度下進行。因此這些方法對加工設備和單體要求較高，進而加大了聚酰亞胺泡沫的生產成本。

為了克服現有技術中的缺陷，本發明通過選用價格相對較低的芳香二酐，如：3,3’4,4’-二苯甲酮四酸二酐作為二酐組分；選用剛性較大的芳香二胺，如：對苯二胺或9,9-雙(4-氨基苯基)芴作為二胺組分來提升聚酰亞胺基體的玻璃化溫度，在所制備的可發泡性粉末中再引入聚酰亞胺氣凝膠、二氧化硅氣凝膠、蒙脫土氣凝膠等介孔組分來限制聚酰亞胺分子鏈的運動進一步提升聚酰亞胺泡沫的耐熱性能，同時引進硅烷偶聯劑來改善氣凝膠與聚酰亞胺泡沫的相容性。所制備的耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料氣凝膠在泡沫中分散性較好，玻璃化溫度達到370℃以上，5％熱分解溫度達到570℃以上。

發明內容

本發明的目的是提供一種耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料及其制備方法，即通過將聚酰亞胺氣凝膠、二氧化硅氣凝膠、有機蒙脫土氣凝膠等介孔組分與所制備的分子鏈剛性較大的可發泡性粉末進行復合，同時引進硅烷偶聯劑來改善氣凝膠與聚酰亞胺泡沫的相容性，然后進行發泡制備出耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料。本發明的技術方案如下：

一種耐高溫的聚酰亞胺復合泡沫材料的制備方法，其具體步驟如下：

1)將芳香二酐在低級脂肪醇中加熱回流，形成二酸二酯溶液，降至室溫；

2)將與芳香二酐同樣物質的量的芳香二胺加入到步驟1)所述的二酸二酯溶液中，在催化劑的催化下反應8h～12h，反應完成后加入泡沫穩定劑繼續反應2h～4h，得到聚酰亞胺泡沫前驅體溶液；