[发明专利]低密度聚酰亚胺软泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及低密度聚酰亚胺软泡沫的制备方法。

背景技术

国内外经过近50年的高速发展，对高性能聚酰亚胺泡沫需求不断增加，国内对聚酰亚胺泡沫需求也迅速增长。目前的最大任务是进一步达到高性能化和低成本化。

热固性和热塑性聚酰亚胺品种繁多，据不完全统计，可用于合成聚酰亚胺的二酐和二胺单体达200～300种，合成聚酰亚胺的方法很多，可根据不同的应用目的选择不同的单体和不同的合成方法，因此目前已合成或已研究的聚酰亚胺材料达千种。该材料合成方法的多样性是其他高分子材料所不具备的，但是由于单体的规摸生产、技术路线、成本、质量、性价比等因素，真正工业化的产品并不多。

一般的聚酰亚胺泡沫制造是利用二酐或其衍生物反应酯化，加入二胺后形成混合反应，浓缩后发泡而成。这种方法制备的聚酰亚胺泡沫压缩和拉伸强度不高，玻璃化转变温度随单体变化而变化，一般都在300℃左右，密度范围在0.032g/cm³～0.08g/cm³范围。

如河北科技大学材料科学与工程学院研究的以3，3’，4，4’-二苯甲酮甲酸二酐(BTDA)和4’，4-二氨基二苯甲烷(MDA)为原料制备了一种酮酐型聚酰亚胺泡沫材料。首先，BTDA通过与甲醇酯化合成3，3’，4，4’-二苯甲酮二甲酸二苯甲酮二甲酸二甲酯(BTDE)；然后，在溶液中缩聚成聚酰胺酯前聚体，最后通过加热聚酰胺酯前聚体粉末制备出聚酰亚胺泡沫。该方法制备的聚酰胺酯前聚体粉末呈无定形结构，聚酰亚胺泡沫的玻璃化转变温度为307℃，泡孔直径在0.3mm～0.5mm的范围内，密度在5.5Kg/cm³～8Kg/m³范围内，拉伸强度为0.94MPa，压缩强度为0.74MPa。

发明内容

本发明提供一种低密度聚酰亚胺软泡沫的制备方法。

所述低密度聚酰亚胺软泡沫的制备方法，包括以下步骤：

(1)制作A粉：将二元酐D1、去离子水和C1-C2烷基单元醇混合，在60～90℃反应至透明后，降温至25～55℃后，加入与二元酐等摩尔的二元胺或二异氰酸酯DA1，在≤40℃状态反应30～120分钟后冷却至室温，继续搅拌120分钟，得到固含量为55～65％、粘度＜10000cp的液态树脂前驱体聚酰胺-酯，在60～100℃下真空烘干、粉碎得到固含量为70～80％的A粉，其中二元酐为均苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四甲酸酐、二苯醚四酸二酐或3，3′，4，4′-二苯酮四酸二酐，二元胺或二异氰酸酯DA1为4，4’-二氨基二苯醚、3，4′-二氨基二苯醚、对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、4，4′-二氨基二苯甲烷、2，6-二氨基吡啶、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、及4′4-亚甲基双(异氰酸苯酯)或甲苯二异氰酸酯中的一种或两种以上任意比例的混合物，去离子水用量为所得液态树脂重量的1～5％；

(2)制作B粉：将二元酐D2和二元胺DA2聚合，合成粘度为800～1500p、固含量为15～40％的聚酰胺酸树脂，干燥、闭环、老化得到Tg＞300℃的B粉；所述二元酐D2为均苯四甲酸二酐、3，3′，4，4′-联苯四甲酸酐、二苯醚四酸二酐或3，3′，4，4′-二苯酮四酸二酐，二元胺DA2为4，4’-二氨基二苯醚、3，4′-二氨基二苯醚、对苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、4，4′-二氨基二苯甲烷、2，6-二氨基吡啶或2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷，二元酐D2和二元胺DA2的摩尔比为0.99～1.0；

(3)发泡：将A粉和B粉充分混合，发泡、闭环、老化，得到多用途聚酰亚胺软泡沫，其中B粉在A粉和B粉中的质量百分比为x，0＜x≤40％。

上述粘度为常温下检测的粘度。

制备A粉过程中必须保证水基本不能损失。

作为本发明的改进，步骤(1)中，加入与二元酐等摩尔的二元胺或二异氰酸酯，在≤40℃状态反应30～120分钟后冷却至室温，还加入基于液态树脂重量0.1％-3％的表面活性剂，继续搅拌30～120分鈡；或者步骤(3)中将A粉、B粉和基于液态树脂重量0.1％-3％的表面活性剂充分混合。所述表面活性剂优选为道康宁193、194、195系列。加入表面活性剂可以提高发泡孔均匀性和优化视觉效果。

所述低密度聚酰亚胺软泡沫的Tg＞300℃。