[发明专利]聚酰亚胺泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于泡沫材料技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺，英文名称为Polyimide，是综合性能最佳的有机高分子材料之一，其耐高温性能达400℃，长期使用温度范围为-200℃～300℃，同时具有优良的机械性能、耐辐射性能、介电性能和自阻燃性能等，被誉为21世纪最有希望的工程塑料之一，广泛用作结构材料和功能性材料。

聚酰亚胺泡沫是聚酰亚胺最重要的应用形式之一，聚酰亚胺泡沫在保留聚酰亚胺材料综合性能的同时，还具有低密度、保温、降噪、绝热、柔弹性高等优点。自20世纪70年代由美国国家航空航天局(NASA)研究中心推出后，聚酰亚胺泡沫便大量被用于环境条件苛刻的航空航天舰船等领域，如航天隔热材料、宇宙飞船低温燃料箱绝热材料和消音材料等。

现有技术公开了多种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，如美国专利US3483144公开了一种以二酐和二胺为原料，在熔融状态下采用球磨法制备聚酰亚胺泡沫材料的方法，该方法利用反应过程中产生的水或醇作为发泡剂形成聚酰亚胺泡沫，但是，由于反应过程中水或醇的生成量较少，得到的聚酰亚胺泡沫材料的密度较大。美国专利US3249561公开了一种在聚酰亚胺前驱体材料中加入小分子发泡剂，通过其在加热过程中分解产生的气体形成泡孔制备聚酰亚胺泡沫材料的方法，但是使用该方法得到的聚酰亚胺泡沫材料中会残留未分解的小分子发泡剂，而小分子发泡剂的存在会降低聚酰亚胺泡沫材料的机械性能和耐高温性能。李庆春等人通过共缩聚反应合成了以热稳定性较好的聚酰亚胺为主链，带有氨基的、热不稳定的聚苯乙烯为接枝链的接枝共聚物，然后对该接枝共聚物进行热处理，使热不稳定的聚苯乙烯链段分解并逸出分解产物，得到聚酰亚胺纳米泡沫材料(李庆春，覃勇，杨春波.绝缘材料.2002，(5)：3-6)。但是，该方法需要首先合成端基为氨基的聚苯乙烯，然后再与聚酰亚胺进行共聚反应得到共聚物，再通过热处理得到聚酰亚胺泡沫材料，工艺复杂、操作周期长，不适于工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，本发明提供的制备方法工艺简单、操作周期短，得到的聚酰亚胺泡沫性能优良。

本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将芳香二酐和芳香二胺在有机溶剂中混合反应，得到聚酰胺酯溶液；

b)向所述聚酰胺酯溶液中加入聚丙撑碳酸酯和泡沫稳定剂，搅拌均匀后干燥，得到聚酰亚胺前驱体，所述聚丙撑碳酸酯的分子量为500～2500；

c)将所述聚酰亚胺前驱体进行加热处理，得到聚酰亚胺泡沫。

优选的，所述步骤a)包括：

a1)将芳香二酐溶解于有机溶剂中，搅拌加热后得到第一溶液；

a2)将芳香二胺溶解于有机溶剂中，得到第二溶液；

a3)将所述第二溶液加入到第一溶液中，反应后得到聚酰胺酯溶液。

优选的，所述芳香二酐为2，3，3′，4′-联苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-二苯甲酮四甲酸二酐、3，3′，4，4′-二苯硫醚四酸二酐、2，3′，3，4′-二苯硫醚四酸二酐、3，3′，4，4′-二苯基砜四羧酸二酸酐和3，3′，4，4′-三苯二醚四甲酸二酐中的一种或多种。

优选的，所述芳香二胺为对苯二胺、间苯二胺、4，4′-二氨基二苯醚、3，4′-二氨基二苯醚、4，4′-二氨基二苯基甲烷、3，3′-二甲基-4，4′-二氨基二苯基甲烷、4，4′-二氨基-二苯氧基-1″，4″-苯、4，4′-二氨基-二苯氧基-1″，3″-苯、3，3′-二氨基-二苯氧基-1″，3″-苯中的一种或多种。

优选的，所述有机溶剂为第一溶剂和第二溶剂的混合液，所述第一溶剂为甲醇、乙醇、丁醇或异丙醇，所述第二溶剂为丁酮、四氢呋喃、二氧六环、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚或苯甲醚，所述第一溶剂和所述第二溶剂的质量比为(1～3)∶1。

优选的，所述步骤b)中，所述聚丙撑碳酸酯的分子量为800～2000。

优选的，所述步骤b)中，所述聚丙撑碳酸酯与所述聚酰胺酯溶液的质量比为(5～10)∶100。

优选的，所述步骤b)中，所述泡沫稳定剂为聚甲基硅氧烷、聚醚硅氧烷或乙烯基聚硅氧烷。

优选的，所述步骤b)中，所述泡沫稳定剂与所述聚酰胺酯溶液的质量比为(0.1～1.0)∶100。

优选的，所述步骤c)中，所述加热处理的温度为250℃～350℃，所述加热处理的时间为1h～3h。