[发明专利]一种聚氨酯酰亚胺泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子泡沫材料及其制备方法，特别是一种聚氨酯酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯(PU)泡沫塑料是以聚醚多元醇、聚酯多元醇或其它多元醇化合物为主要原料，与多异氰酸酯定量混合，在发泡剂、催化剂、交联剂等作用下，进行发泡制成的一种泡沫塑料。其按产品软硬性能不同，可分为软质泡沫、硬质泡沫和半硬质泡沫。聚氨酯泡沫塑料具有质轻、多孔性、无毒、不易变形、柔软、弹性好、隔热保温性好、透气性好、防尘、吸声等优良特性，因此，目前聚氨酯泡沫塑料的应用相当广泛。软质聚氨酯泡沫塑料主要用于家具及交通工具各种垫材、吸音材料等；硬质聚氨酯泡沫塑料主要用于家用电器隔热层、房屋墙面保温防水喷涂泡沫、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等；半硬质聚氨酯泡沫塑料用于汽车仪表板、方向盘等。但是，聚氨酯泡沫材料由于其热稳定性不是很好，除了某些特殊泡沫以外，其工作温度一般在100℃以下，因此通常的聚氨酯泡沫受其热性能的影响，在一定程度上限制了该材料的应用，另一方面，聚氨酯泡沫材料的阻燃性能也不太理想，因此也限制了其应用范围。

聚氨酯酰亚胺(Polyurethane-imides，简称PUI)是其分子链上既含有聚氨酯软、硬段结构又含有酰亚胺结构的一类聚合物，是一种重要的改性聚酰亚胺材料。聚酰亚胺(Polyimide，简称PI)是其分子主链中含有酰亚胺基团的芳杂环聚合物。它有极好的力学性能、热稳定性、耐辐照性能、耐化学性能、耐水解性及电气绝缘性能等，但是聚酰亚胺大多不熔或熔体流动性低，难以加工成型且价格昂贵。

聚氨酯酰亚胺泡沫材料结合了聚氨酯泡沫和聚酰亚胺泡沫两者的优点，是一种聚氨酯改性聚酰亚胺泡沫材料。与聚氨酯泡沫相比，聚氨酯酰亚胺泡沫具有显著的热稳定性能和阻燃性能。聚氨酯酰亚胺泡沫的热稳定性能不仅与其所含的酰亚胺结构、聚氨酯硬段结构等分子结构有关，还与其结构上所含的聚氨酯软段性质有关。在现有技术中，采用一般聚氨酯泡沫常用的聚醚多元醇和聚酯多元醇等原料合成的聚氨酯酰亚胺泡沫，其耐高温性能难以达到比较理想的效果。另一方面，在一般聚氨酯泡沫的耐温性研究方面，为提高聚氨酯泡沫的热稳定性，采用耐温性能较好的软段结构，是有益的。在耐温耐热性聚氨酯开发研究中，目前倾向于选用芳香族聚酯多元醇，以及端羟基聚硅氧烷和聚碳酸酯多元醇等特殊多元醇。另外，目前在聚氨酯酰亚胺泡沫的开发研究上，有关其合成、发泡工艺以及相关技术等均处于探索阶段，还缺乏现代生产的成熟技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备聚氨酯酰亚胺泡沫材料的方法。

本发明提供的制备聚氨酯酰亚胺泡沫材料的方法，是将组分A、组分B与组分C混匀后，采用一步法发泡工艺进行制备，得到聚氨酯酰亚胺泡沫材料；

其中，组分A是由均苯四酸二酐和三(β-氯乙基)磷酸酯组成；

组分B包括端羟基聚硅氧烷、聚碳酸酯二醇、苯酐聚酯多元醇、三丁胺、三乙烯二胺的二丙二醇溶液、水、硅油和甲基磷酸二甲酯，还可包括一氟二氯乙烷和4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷；

组分C为多异氰酸酯。

上述制备方法中，各组分的质量份数及优选如表1所示：

表1组分A、组分B和组分C的质量份数

其中，组分A中所采用的特殊功能助剂三(β-氯乙基)磷酸酯(TCEP)，是一种具有溶剂作用的液态化合物，可将均苯四酸二酐粉料溶解分散，并提高泡沫材料的阻燃性能。

组份B为含有耐热多元醇和发泡剂及其助剂混合的液态混合物。其中，一氟二氯乙烷(HCFC-141b)和水的混合物为发泡剂，三丁胺、三乙烯二胺溶液和水的混合物作为复合催化剂，水作为发泡剂和催化剂。硅油为均泡剂，甲基磷酸二甲酯(DMMP)为阻燃剂，4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷为扩链剂。

由于组分B中含有多种物质，故可先将组分B中的化合物进行混匀，即将端羟基聚硅氧烷(如耐热多元醇端羟基聚硅氧烷(107胶))、聚碳酸酯二醇和苯酐聚酯多元醇中的任意一种或几种任意比例混合的混合物混匀后，再与三丁胺、三乙烯二胺溶液、水、一氟二氯乙烷(HCFC-141b)、硅油、甲基磷酸二甲酯(DMMP)、4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷混匀。

该一步法发泡工艺是在搅拌条件下，将上述组分A、组分B和组分C混匀后置于模具中，反应完毕得到聚氨酯酰亚胺泡沫材料。