[發明專利]一種高韌性聚酰亞胺吸聲泡沫材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011609171.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112745677B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陶剛;周明星;莊洪偉;田汝斌;張金敏;胡茂壯;劉培禮
• 申請（專利權）人: 青島海洋新材料科技有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L33/04;C08L23/28;C08J9/00;C08G73/10
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本發明公開了一種高韌性聚酰亞胺吸聲泡沫材料及其制備方法，所述的高韌性聚酰亞胺吸聲泡沫材料由芳香族二酐、低分子脂肪醇、極性溶劑、低分子芳香族二元胺、未硫化的耐高溫橡膠以及表面活性劑制成；制備工藝包括：二酸二酯溶液制備、酸堿中和反應、前驅體溶液制備、前驅體粉末制備、泡沫中間體制備以及泡沫后固化等步驟。該材料具有優異的柔韌性以及吸聲性能，可廣泛應用于船體保溫、管路保溫等對柔韌性以及吸聲性能均具有較高要求的應用領域。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺材料領域，特別涉及一種高韌性聚酰亞胺吸聲泡沫材料及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺泡沫材料為一類分子主鏈以酰亞胺環為主體、材料內部含有不同開孔結構、閉孔結構或開孔/閉孔組合結構的多孔材料。由于聚酰亞胺分子鏈中含有大量含氮五元雜環及芳環且芳雜環形成共軛效應，聚酰亞胺材料具有優異的耐高低溫性、耐輻射性、難燃性、低發煙性等性能。

然而，同樣地，由于聚酰亞胺分子主鏈中含有大量五元雜環及芳環結構，聚酰亞胺泡沫材料整體剛性較強，材料伸長率很低，在一定程度上，這也限制了其應用。例如：在船舶領域，聚酰亞胺泡沫材料因其優異的難燃性、低發煙性以及低毒性等常被應用于船舶殼體的絕熱保溫材料、管路的絕熱保溫材料。在實際應用中不可避免的問題為船舶殼體、管線等多存在弧度結構，在這類情況下工程中多采用切割套塊或對泡沫輕度彎折以使聚酰亞胺泡沫材料符合基材表面狀態，并將泡沫粘貼于基材表面。在經過一段時間應用后，常由于底材以及泡沫的熱膨脹系數不同而導致泡沫與底材間脫層或泡沫本身脫皮，進而導致保溫性能下降。在航天領域，聚酰亞胺泡沫材料作為填充材料以降低航空發射以及行進過程中部分元器件的振動，起到緩沖保護作用。當振動較大時，常由于聚酰亞胺泡沫柔性不足引起泡沫結構的破壞。從材料性能方面講，這些破壞均是由于聚酰亞胺泡沫韌性不足引起，提高材料的斷裂伸長率是改進材料韌性的重要途徑之一。

另一方面，在海水管路、船舶殼體等保溫部位，同樣存在著材料的吸聲性能要求。而聚酰亞胺泡沫材料其吸聲性能與常用的吸聲泡沫如聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫比仍具有較大差距。

因此，制備一種兼具優異的柔韌性和吸聲性能的泡沫材料，具有重要的實際意義。

專利CN 104945553 A提出了一種高韌性泡沫材料的制備方法。該方法是利用核殼橡膠增韌聚丙烯酰亞胺泡沫材料，提高PMI泡沫的斷裂伸長率。PMI泡沫材料是以丙烯酸類單體和丙烯腈類單體聚合而成的聚酰亞胺泡沫材料，該材料主鏈實際為含氮的六元雜環結構，這類聚酰亞胺泡沫材料的優點為熱固性，但在未加阻燃劑的情況下該材料燃燒性能很差。

專利CN 102618034 A提出了一種聚醚胺改性異氰酸酯基聚酰亞胺泡沫體制備方法。該方法是采用聚醚胺改性的泡沫組合液與多異氰酸酯反應，制備泡沫中間體，后采用微波或電加熱過程使泡沫中間體在高溫下發生酰亞胺化反應，得到聚酰亞胺泡沫材料。該方法是以水、甲醇等作為發泡劑的，在發泡過程中不可避免的副反應為發泡劑與異氰酸酯反應得到聚氨酯基團。聚氨酯基團的產生會提高聚酰亞胺泡沫的生煙量，降低聚酰亞胺泡沫的耐熱性、難燃性等。

專利CN201310172349.9；CN201410333015.X以及CN201510880307.X都采用了通過添加無機功能性填料制備聚酰亞胺隔熱吸聲泡沫復合材料的方法。正如專利CN108948409A所述，這類方法所用無機材料在發泡體系中容易沉降或分層，相容性和均勻性較差，很難制備質量可靠且穩定的聚酰亞胺泡沫產品。而專利CN108948409A將無機功能性填料改為有機吸聲材料，如聚合物微粉、有機硅微球、有機多孔材料等，來改善無機吸聲材料相容性差的問題。然而，有機吸聲材料作為一種填料加入到體系中，必然會影響到材料整體的力學性能，尤其是與泡沫柔韌性相關的斷裂伸長率等指標。且該專利在實施過程中將含有溶劑組分的B料罐進行抽真空處理，因為溶劑會隨著抽真空過程被抽出體系，因而可行性較差。

發明內容