[發明專利]一種硬質聚酰亞胺泡沫材料的生產方法

有效

• 申請號: 202010706620.2
• 申請日: 2020-07-21
• 公開（公告）號: CN111793237B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 柴鮮花;丁澤;楊大磊;史建超;劉方輝
• 申請（專利權）人: 貴州航天天馬機電科技有限公司
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08L79/08;C08G73/10;B29C43/52;B29C43/56;B29C35/08
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 周黎亞

本發明屬于塑料發泡技術領域，尤其涉及一種硬質聚酰亞胺泡沫材料的生產方法，是將酰亞胺酸前驅體粉末和酰亞胺酯前驅體粉末混合，加入勻泡劑、和/或發泡劑混合均勻，經發泡模壓制得硬質聚酰亞胺泡沫材料；其中，酰亞胺酸前驅體粉末采用二元酐和二胺反應制得；酰亞胺酯前驅體粉末先采用二酐和脂肪醇反應制得二酸二酯，再將二酸二酯與異氰酸酯反應制作而成；該材料具有良好的力學性能、阻燃性能、耐高低溫等性能，能夠作為結構件用于航天航空、海洋艦船等領域。

技術領域

本發明屬于塑料發泡技術領域，尤其涉及一種硬質聚酰亞胺泡沫材料的生產方法。

背景技術

聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(-CO-N-CO-)的聚合物。其具有優良的耐熱性能、耐低溫性能、耐稀酸性、機械性能、介電性能和低熱膨脹系數、高耐輻射性能、自熄阻燃性能、無毒的特點。聚酰亞胺泡沫耐熱性強、阻燃性好、不產生有害氣體，易于安裝，是應用廣泛的隔熱降噪材料，廣泛應用于航空、航天、航海、交通運輸，建筑等領域。用于機體填充、管道包裏、雷達防護罩等，起到保溫、隔熱、降噪等。

目前，有研究將聚酰亞胺泡沫用作水面艦艇和潛艇的隔熱隔聲材料，比如SOLIMIDE泡沫已被多個國家用于海軍船舶的隔熱隔聲體系，其在民用船，如豪華游輪、快艇、液化天然氣船上也有廣泛應用。

軟質開孔聚酰亞胺泡沫的力學性能較差，不能作為結構泡沫使用，且開孔泡沫的閉孔率低，不能有效隔離水汽，難于保護內部的器件。硬質聚酰亞胺結構泡沫具有耐高溫、高強度、高閉孔率等特性，其可作為結構泡沫使用，如機翼、導彈艙體、減速承重板、繼電器骨架以及殼體等的應用。硬閉孔聚酰亞胺泡沫材料可用于飛機行李架、天花板等涂層，受熱后膨脹，不會著火；還可用作飛機油箱防火抑爆填料。此外，硬質聚酰亞胺泡沫材料還可用作蜂窩結構材料，即將一定量的聚酰亞胺前體粉末放入多孔材料中，原位發泡得到硬質的泡沫填充蜂窩材料，泡沫材料的拉伸、壓縮及剪切強度都得到很大提高，同時，聚酰亞胺的耐高溫性能提高了蜂窩材料的使用溫度。

目前，硬質聚酰亞胺泡沫材料一般有兩種方法制備：一步法和兩步法。一步法是通過使用二酐和異氰酸酯為主要原料，采用一步縮聚法制備耐高溫硬質聚酰亞胺泡沫，如專利申請CN201010591827.6采用一步法在1～20MPa壓強下發泡3～30min，然后在微波壓強為1～20MPa下定型1～30min，最后置于充氮烘箱中熟化得到硬質聚酰亞胺泡沫結構材料，其邵氏硬度為57HC～64HC，壓縮強度為0.9～1.8MPa，拉伸強度為1.9～2.9MPa。再如專利申請CN201610827030.9采用一步法將發泡材料放入60～80℃的真空紫外線固化箱中反應1～2h得到發泡前體，然后放入真空冷凍干燥機中4～6h得到高強度聚酰亞胺泡沫。真空紫外線固化箱的作用是提高材料穩定性和硬度，真空冷凍干燥機的作用是提高材料的拉伸強度和壓縮強度，該方法制備的聚酰亞胺泡沫材料玻璃化轉變溫度為268～298℃，拉伸強度為3.1～3.9MPa，壓縮強度為2.1～2.6MPa。又如專利申請CN201710035692.7采用一步法將用超聲波分散技術得到的泡沫前驅體與改性黑料常壓發泡，自固化得到增強增韌自固化硬質聚酰亞胺泡沫材料。其密度范圍為76-113Kg/m³；拉伸強度為2.56～3.23MPa；斷裂強度為379～873N/m；長期工作耐溫度為380～450℃，該專利申請加入了玻璃微球、玻璃纖維等，雖然能夠增加產品強度和韌性，但是也增加了生產過程的復雜程度，更加難以控制。由此可知如：一步法的優點是制備工藝簡單、周期短，儀器設備易操作，制備的泡沫孔徑均勻、性能穩定，但缺點是原料配比對泡孔結構影響很大，且很難控制發泡過程中大量熱量的釋放，并且采用一步法制備硬質聚酰亞胺泡沫材料，無法得到高密度材料，以致其力學性能無法達到最佳。