[发明专利]一种耐高温泡沫塑料组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐高温泡沫塑料组合物及其制备方法。

背景技术

聚合物泡沫是以气体为填料的复合材料，由于密度低、质量轻，常用于保温、绝热、能量吸收等领域。但传统的聚合物泡沫，如聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PUR）、酚醛树脂（PF）等在强度、刚度、化学和物理稳定性及耐热性等方面已无法满足航空、航天等特殊领域对泡沫塑料性能的要求，虽然聚酰亚胺类泡沫（如PMI、PEI等）具有良好的阻燃性，耐高低温，良好的介电性能和力学性能等优点，但较高的生产成本决定了其难于大规模开发和使用，因此有必要开发以其他高性能树脂为基体的聚合物泡沫。

氰酸酯树脂是20世纪80年代开发出来的一类高性能树脂，它具有高的玻璃化转变温度（240℃～290℃），高的热稳定性（＞400℃），良好的尺寸稳定性，极低的介电常数（2.8～3.2）和极小的介电损耗正切值（0.002～0.008），低收缩率，高阻燃性，低吸湿率（＜1.5%，低于环氧树脂和聚酰亚胺），优良的力学性能和粘结性能，并且它具有与环氧树脂相似的加工工艺性且可以循环利用，在电子、电器绝缘、航空航天、涂料和胶粘剂等领域中应用广泛，是继EP、BMI和聚酰亚胺PI之后的新一代高性能复合材料树脂基体，被公认为是“21世纪制备高性能结构/功能材料最具竞争力的树脂品种”。

目前，以氰酸酯为树脂基体主要用于制作树脂基复合材料，仅有极少的研究工作是将其制成泡沫塑。如美国专利US6506808以CO₂或高温下可分解为CO₂的低分子量的碳氢化合物或低分子量的氯代烃等为物理发泡剂，采用模压发泡制备了一种开孔的微孔型氰酸酯泡沫。但这种方法的发泡成型温度高达170～180℃，且这种方法仅能制备高密度的氰酸酯泡沫（ρ≈1.2g/cm³）。美国专利US5077319介绍了一种制备氰酸酯泡沫的方法，该方法是通过将氰酸酯（如双酚A型氰酸酯、双酚E型氰酸酯等）与不同比例的热塑性树脂（如聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺等）混合，以偶氮二甲酰胺或在高温下可以分解释放气体的化合物为化学发泡剂，在高温下模压发泡而成。但是某些分子量比较大的热塑性树脂（如聚醚砜等）很难与氰酸酯共混，特别是在热塑性树脂含量较高的时，会使共混树脂的粘度增大，工艺性变差。

美国专利US8026292和欧洲专利EP2028212报道了一种氰酸酯泡沫的发泡方法，将“水和乙醇发生器”，即在一定温度下可以分解产生水或乙醇的化合物，如水合盐、氧鎓化合物、含有OH和OR的硅氧烷等，以不同的比例与氰酸酯混合，利用水和乙醇与氰酸酯反应产生的CO₂作为发泡剂来发泡成型，发泡温度可以降低到100℃～160℃之间，但是该法在发泡过程中会产生大量的固体无机残留物，这些固体无机残留物会严重影响氰酸酯泡沫的性能，不利于氰酸酯泡沫的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有闭孔结构、且能耐150℃~200℃高温的耐高温泡沫塑料组合物及其制备方法。采用本发明方法制备的耐高温泡沫塑料组合物不仅具有优异的耐热性能、同时具有较高的介电性能，可以满足150℃~200℃高温条件下保温隔热的需求。

本发明的耐高温泡沫塑料组合物，所述的耐高温泡沫塑料组合物的原料按质量百分比含量组成为：

氰酸酯树脂： 30%～99%

环氧树脂： 0%～60%

催化剂： 0%～10%

表面活性剂： 0.01%～10%

发泡剂： 0.01%～10%

填料：0～40%

所述的氰酸酯树脂为双酚A型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、四甲基双酚F型氰酸酯树脂、双酚M型氰酸酯树脂、双环戊二烯双酚型氰酸酯树脂、六氟双酚A型氰酸酯树脂中的一种或以上，其质量百分含量为40%~99%。其化学结构如下：

其中Ar指的是双酚基团，包括烷基、烷氧基、S、O、N或者其他二价分子。R是从氢基、C_1～6烷基、C_1～6烷氧基、芳基、芳氧基、卤素、苯基及一取代、二取代和三取代的苯基、硝基和其他不会自聚反应的基团。几种典型的氰酸酯树脂如下：

双酚A型氰酸酯树脂

双酚E型氰酸酯树脂

四甲基双酚F型氰酸酯树脂

六氟双酚A型氰酸酯树脂

双酚M型氰酸酯树脂