[发明专利]一种聚酰亚胺树脂及其制备方法和一种聚酰亚胺泡沫

说明书

技术领域

本发明属于聚酰亚胺材料领域，尤其涉及一种聚酰亚胺树脂及其制备方法和一种聚酰亚胺泡沫。

背景技术

随着高分子人工合成材料的出现，多孔材料在合成塑料工业得到广泛应用，各类泡沫塑料已随处可见。相较于聚氨酯、聚乙烯、聚苯乙烯等传动泡沫材料而言，聚酰亚胺泡沫具有优异的耐热性能、高温阻隔性、降噪性、抗冲击性、尺寸稳定性、透波性能和阻燃性能，可作为隔热、隔音和阻燃性能，在飞机、航天器、武器装备、舰船、高速列车和汽车等领域应用。

目前，现有技术中采用的聚酰亚胺泡沫，一般是通过在甲基丙烯酸和甲基丙烯腈单体混合物中加入脂肪醇作为发泡剂进行发泡制得。但由于甲基丙烯酸和甲基丙烯腈这两种单体均可发生自身聚合，导致二者的酰亚胺化率较低，得到的泡沫材料的使用温度较低，机械性能也较差。

发明内容

本发明解决了现有技术中由甲基丙烯酸和甲基丙烯腈单体制备的聚酰亚胺泡沫存在使用温度低、机械性能差的技术问题，提出一种新型的聚酰亚胺树脂及其制备方法和一种聚酰亚胺泡沫。

具体地，本发明提供了一种聚酰亚胺树脂，所述聚酰亚胺树脂中含有式I、式II或式III所示的结构单元：

其中，X为n为20～50的整数；

R₁为或

R₂选自O、S或下列结构中的任意一种：

本发明还提供了所述聚酰亚胺树脂的制备方法，包括将R₁(NH₂)₃、聚丙交酯、二酐加入溶剂中，反应后除去溶剂，得到所述聚酰亚胺树脂；

其中，所述二酐为或

最后，本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫，所述聚酰亚胺泡沫通过将本发明提供的聚酰亚胺树脂粉碎后压片，然后加热发泡得到。

本发明提供的聚酰亚胺树脂，所含有的酰亚胺结构单元具有良好的反应活性，其在加热发泡时会分解产生均匀分散的纳米泡沫，从而得到本发明提供的聚酰亚胺泡沫，该聚酰亚胺泡沫在高温下也具有良好的热稳定性、化学稳定性、机械性能，使用寿命较长。同时，本发明提供的聚酰亚胺树脂的制备方法中，通过对合成原料（包括芳香族胺R₁(NH₂)₃、聚丙交酯和二酐）的种类结构进行具体选择，保证反应时具有较高的酰亚胺化率。

具体实施方式

本发明提供了一种聚酰亚胺树脂，所述聚酰亚胺树脂中含有式I、式II或式III所示的结构单元：

其中，X为n为20～50的整数；

R₁为

R₂选自O、S或下列结构中的任意一种：

本发明提供的聚酰亚胺树脂，所含有的酰亚胺结构单元具有良好的反应活性，其在加热发泡时会分解产生均匀分散的纳米泡沫，从而得到本发明提供的聚酰亚胺泡沫，该聚酰亚胺泡沫在高温下也具有良好的热稳定性、化学稳定性、机械性能，使用寿命较长。

本发明中，所述聚酰亚胺树脂的玻璃化转变温度为300℃以上，甚至为350℃以上，从而可保证后续加热发泡时树脂不会发生严重软化变形。对应地，所述聚酰亚胺树脂的数均分子量为70000～500000。

作为本发明的一种优选实施方式，R₁为R₂为但不局限于此。

本发明还提供了所述聚酰亚胺树脂的制备方法，包括将R₁(NH₂)₃、聚丙交酯、二酐加入溶剂中，反应后除去溶剂，得到所述聚酰亚胺树脂；

其中，所述二酐为（均苯四甲酸二酐）、或

其中，芳香族胺R₁(NH₂)₃的结构如下式IV所示，其为三胺结构，具体为式V或式VI所示的化合物。本发明中，所述芳香族胺R₁(NH₂)₃优选采用式V所示的化合物，其为三(4-氨基苯基)胺（简称TAPA），但不局限于此。

聚丙交酯，又名聚乳酸，其结构式为

根据本发明的制备方法，芳香族胺R₁(NH₂)₃先与聚丙交酯在溶剂中发生反应，反应机理为：