[發明專利]一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210274150.6
• 申請日: 2022-03-20
• 公開（公告）號: CN114790288B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 劉培禮;陶剛;國曉軍;張茂偉;霍行
• 申請（專利權）人: 青島海洋新材料科技有限公司
• 主分類號: C08G73/10
• 分類號: C08G73/10;C08K9/10;C08K3/22;C08K7/10;C08K7/06;C08K7/20;C08K9/06;C08J9/00;C08L79/08
• 代理公司: 北京曼京知識產權代理事務所(普通合伙) 11965
• 代理人: 郜文剛

1.一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料，其特征在于，所述高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫由芳香族二酐單體、芳香族二胺單體、脂肪醇溶劑、改性無機纖維、催化劑和泡沫穩定劑制成；

其中，所述芳香族二酐單體為均苯四甲酸酐、3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐、雙酚A型二苯醚二酐、3,3’,4,4’-聯苯四酸二酐中的一種或幾種；所述芳香族二胺單體為二氨基二苯甲烷、對苯二胺、間苯二胺、2-三氟甲基-4,4’-二氨基二苯醚中的一種或幾種；

所述改性無機纖維的制備方法包括以下步驟：

（a）將氮化硅纖維、鈦酸四丁酯加入到乙醇溶液中混合均勻，之后加入1mol/L的醋酸溶液和蒸餾水，進行水熱反應，反應完成后進行干燥、熱處理得二氧化鈦包覆氮化硅纖維；

（b）將步驟（a）中得到的二氧化鈦包覆氮化硅纖維、碳纖維和玻璃微珠加入高速混合機內，進行攪拌活化，得到復合無機纖維；

（c）將步驟（b）所得復合無機纖維加入到乙醇中，隨后加入硅烷偶聯劑，進行攪拌反應，反應完成后過濾、干燥后即得所述改性無機纖維。

2.根據權利要求1所述的一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料，其特征在于，所述脂肪醇為脂肪醇溶劑選自甲醇、乙醇、3-甲基-丁醇、2,2-二甲基丙醇、異丙醇和丁醇中的一種或幾種；所述催化劑為咪唑、異喹啉、吡啶或α-甲基吡啶中的一種；所述泡沫穩定劑為聚硅氧烷、聚醚改性聚硅氧烷和含氟聚醚中的一種或幾種。

3.根據權利要求2所述的一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料，其特征在于，所述芳香族二酐單體與芳香族二胺單體的摩爾比為1：1；所述芳香族二酐單體與催化劑的質量比為100：0.5-2；所述芳香族二酐單體和芳香族二胺的總質量與脂肪醇溶劑、泡沫穩定劑、改性纖維的質量比為100：200-800：0.5-4：3-8。

4.根據權利要求1所述的一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料，其特征在于，所述步驟（a）中氮化硅纖維：鈦酸四丁酯：醋酸溶液和蒸餾水的重量份比為10份：2-4份：25-30份：20-40份；水熱反應溫度為100-130℃，反應溫度為4-6h；熱處理溫度為600℃，熱處理時間為1-3h。

5.根據權利要求1所述的一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料，其特征在于，所述步驟（b）中二氧化鈦包覆氮化硅纖維、碳纖維和玻璃微珠的質量比為1：1-2：1-2；攪拌活化速度為2000-2500r/min，攪拌活化溫度為100-120℃，攪拌活化時間為1-2h。

6.根據權利要求1所述的一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料，其特征在于，所述步驟（c）中復合無機纖維：乙醇：硅烷偶聯劑的質量比為10：50-100：0.1-0.5；反應溫度為60-80℃，反應時間為3-6h。

7.一種權利要求1-6任一項所述高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將芳香族二酐單體和溶劑在回流狀態下反應，得到芳香族二酯，并在回流時加入催化劑；

（2）將步驟（1）得到的芳香族二酯溶液與芳香族二胺單體、改性纖維和泡沫穩定劑混合，反應后得到聚酰亞胺泡沫前驅體溶液；

（3）將上述（2）中所述的聚酰亞胺泡沫前驅體溶液在35-100℃內加熱2-6h，除去多余的溶劑，粉碎后得到聚酰亞胺泡沫前驅體粉末；

（4）將上述（3）中所述的聚酰亞胺泡沫前驅體粉末填充到模具中，置入熱烘箱中，室溫升至?300-450℃，發泡、酰亞胺化、固化交聯0.5-2h，制備出高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫。

8.根據權利要求7所述的一種高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中反應溫度為60-90℃，反應時間為2-4h；步驟（2）中反應溫度為65-85℃，反應時間為3-6h。

9.一種權利要求1-6任一項所述高熱穩定性聚酰亞胺復合泡沫材料在軍事設施、武器裝備及航天器材中的應用。