[发明专利]一种制备聚氨酯酰亚胺泡沫材料的方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体是涉及到一种制备聚氨酯酰亚胺泡沫材料的方法。

技术背景

在高分子材料领域中，聚氨酯酰亚胺(Pulythane-imide，简称PUI)泡沫材料是聚氨酯(PU)和聚酰亚胺(PI)相互渗透、交叉发展而形成的一种新型聚合物泡沫材料。PUI的结构特点是其分子链上既含有聚氨酯的软、硬段结构又含有聚酰亚胺的酰亚胺结构，也就是说，PUI材料既保持了聚氨酯的软、硬段结构这种主体结构，但在其硬链段或/和软链段中包含聚酰亚胺链段，因此PUI材料既基本保留了聚氨酯的优良性能，又吸收了聚酰亚胺的高阻燃和耐高温等特性，不但具有强度高、自阻燃、耐高温/低温、耐溶剂、耐氧化、耐辐照、介电性能优良等综合性能，而且还具有质量轻、导热系数低、绝热、吸声、柔弹性高等特点，因而不仅可用于飞行器、舰船、装甲车辆等军工高科技领域，还在建筑和船舶等民用领域具有广泛的用途。

聚氨酯酰亚胺泡沫材料的制备方法目前有一步法和预聚体法，一步法的工艺流程是将配方中各组分全部一次进行混合，然后在高速搅拌下制成泡沫，由于物料混合、反应、发泡同时进行，因此必须使用高效催化剂和泡沫稳定剂，一步法虽然操作简单，耗能低，但其聚合物结构难以控制，刚性、柔性链段分布不均，形态学上微相分离不理想，因而物理机械性能较差；预聚体法的工艺流程是把泡沫材料的制造过程分为两步，故又称二步法，第一步先将发泡配方中的部分组分先混合反应制成部分预聚体，第二步在高速搅拌下再将其他组分分别加入，在链增长的同时进行发泡反应，最后制成泡沫，预聚体法的优点是聚合反应生成的热量在预聚阶段产生，在发泡反应过程中很少热量，可大大降低泡沫材料内芯的温度，避免泡沫块内芯焦黄，预聚体黏度大，有利于泡沫稳定，其聚合物刚性、柔性链段分布比较均匀，物理机械性能比较好，缺点是工序多、操作繁琐、耗能高，且生产效率低，尤其是时常由于预聚体本身的黏度过大，而使发泡成型过程难以进行，无法获得泡沫材料。因此，如何克服上述所述制备方法存在的缺点，研制出一种制备工艺简单、耗能低、聚合物结构容易控制，刚柔性链段分布均匀，物理机械性能良好且生产效率高的制备聚氨酯酰亚胺泡沫材料的方法，是当前本技术领域中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简单、耗能低、发泡工艺可调范围广、有良好工艺窗宽、生产效率高，制备出的泡沫材料刚柔性链段分布均匀且聚合物结构的有序性高，泡沫物理机械性能提高的制备聚氨酯酰亚胺泡沫材料的方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种制备聚氨酯酰亚胺泡沫材料的方法，由多元醇、二酐、泡沫稳定剂、催化剂、助剂、发泡剂和多异氰酸酯组成聚氨酯酰亚胺泡沫材料的配方，其特点是：制备工艺采用半预聚法，具体分为聚氨酯半预聚法(PU半预聚法)和聚酰亚胺半预聚法(PI半预聚法)两种工艺方法，PU半预聚法是将配方中部分多元醇按比例和全部多异氰酸酯反应，生成具有黏度适中的低分子量PU预聚体，然后在高速搅拌下将其他组分和剩余的多元醇加入，制成泡沫材料；而PI半预聚法是将配方中部分二酐按比例和全部多异氰酸酯反应，生成具有黏度适中的低分子量PI预聚体，然后在高速搅拌下将其他组分和剩余的二酐加入，制成泡沫材料；

聚氨酯酰亚胺泡沫材料配方中各组分质量份数为：

多元醇              20-90；

二酐                10-80；

泡沫稳定剂：        0.1-3.5；

催化剂：            0.1-5.0；

助剂：              5-60；

发泡剂：            0.5-50；

多异氰酸酯：        20-200。

上述所述多元醇原料包括：聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚酯多元醇、辐射改性多元醇、聚合物多元醇、聚烯烃多元醇、端羟基聚硅氧烷、植物油多元醇、松香酯多元醇、氨酯多元醇和聚丙烯酯多元醇。

上述所述二酐类原料包括均苯四酸二酐、3，3，4，4-二苯甲酮四酸二酐、丁烷四酸二酐、环丁烷四酸二酐、环戊烷四酸二酐、环己烷四酸二酐和环辛二烯四酸二酐。