[发明专利]超低密度聚酰亚胺多孔材料的一步法制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种低密度多孔材料的制备方法，特别是一种超低密度聚酰亚胺多孔材料的一步法制备方法。

背景技术

聚酰亚胺多孔材料是一类以高性能聚合物材料-聚酰亚胺为基体树脂的轻质多孔材料，由于具有轻质、耐高低温、保温隔热、阻燃、耐辐照等优点，已被广泛应用于航空航天、舰船、高速列车等尖端技术领域。目前聚酰亚胺多孔材料的制备技术主要包括一步法制备技术及两步法制备技术，虽然由两步法制备技术所制得的聚酰亚胺多孔材料综合性能优良，但制备工艺复杂、原材料价格昂贵等因素直接导致了产品价格一直居高不下，因此限制该类材料在民用领域的广泛应用。聚酰亚胺多孔材料的一步法制备技术最早可见于美国标准石油公司申请的专利US3300420，随后US6596066、US7541388等专利又对该项技术进行了系列报道。一步法制备技术通过室温自由发泡过程迅速成型，再经后续高温固化得到多孔材料，制备流程简单，原材料价格低廉，最终产品价格与两步法相比下降程度高达70-90％，有利于进一步拓宽聚酰亚胺多孔材料的应用领域。一步法制备技术虽然制备工艺流程简单、产品价格低廉，但目前由一步法制备技术所制得的聚酰亚胺多孔材料密度一般在13千克每立方米以上高于两步法制备技术所制得的聚酰亚胺多孔材料，不属于超低密度多孔材料的范畴，不但满足不了相关领域对多孔材料轻量化性能的极端要求，同时也不利于材料制备成本的进一步降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够得到呈半闭孔结构、泡孔均匀、质地柔软，表观密度可达到超低密度级别的多孔材料的超低密度聚酰亚胺多孔材料的一步法制备方法。

本发明的超低密度聚酰亚胺多孔材料的一步法制备方法包括以下步骤，其中涉及的物料配比均为质量份数比；

(1)向容器中依次加入10-15份极性溶剂和4-10份多元芳香酐，搅拌并升温至50-120℃停止加热，加入1-2份脂肪醇回流酯化，形成芳香酐衍生物羧酸酯溶液；

(2)向10-30份香酐衍生物羧酸酯溶液中依次加入0.5-2份催化剂、1-3份泡沫稳定剂、1-3份表面活性剂和2-5份去离子水配制成发泡白料；

(3)常压条件下分别将步骤(2)所得发泡白料和20-40份多异氰酸酯加热至30-60℃；

(4)将多异氰酸酯倒入发泡白料中得到混合溶液，将混合溶液搅拌均匀并倒入模具中自由发泡制得多孔材料中间体；

(5)将多孔材料中间体置于预先加热至80-120℃的真空干燥箱中进行真空处理，真空度保持在0.05-0.1MPa；

(6)多孔材料中间体在真空干燥箱中处理1-1.5小时后转入180℃的鼓风干燥箱中固化2小时得到聚酰亚胺多孔材料。

本发明的超低密度聚酰亚胺多孔材料的一步法制备方法还可以包括：

1、所述的多元芳香酐为均苯四酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四酸二酐、3,3′,4,4′-联苯基四酸二酐、3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐、3,3′,4,4′-联苯基砜四羧酸二酐、苯六甲酸三酐、三偏苯三酸酐-1,3,5-苯三酯或1,3,5-三氧-三(4-苯酐)苯。

2、所述的极性溶为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。

3、所述的脂肪醇为甲醇或乙醇。

4、所述的泡沫稳定剂为非水解型水溶性聚醚硅氧烷(AK8805、DC193、L580)；表面活性剂包括：非离子氟碳表面活性剂(FS-300、FSO-100)、聚氧化乙烯非离子表面活性剂(PEG-600、PEG-300、PEG-400、PEG-800、PEG-1000)。

5、所述的催化剂为三乙醇胺、三亚乙基二胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡或Dabco33-LV；去离子水为发泡剂。

6、所述的多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)或多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)。

7、步骤(1)中所述的升温在30分钟内完成。