[发明专利]一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法

说明书

一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明包括：在氮气保护条件下，将多异氰酸酯溶于极性溶剂中，随后加入芳香酸酐，反应得到粘稠状的含七元环结构的聚酰亚胺前驱体溶液；向粘稠体系中添加表面活性剂，继续反应得到粘稠膏状发泡前驱体；将粘稠膏状发泡前驱体静置几天聚合增稠后形成具有一定自支撑硬度的发泡前驱体；将发泡前驱体经微波处理得到质地较硬的泡沫中间体；最后，将泡沫中间体置于高温烘箱中经高温固化得到高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料。本发明制备的高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料性能优异，制备所需原材料成本低廉且可选择范围较宽，制备过程简便易行，利于工业化生产和广泛应用。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺泡沫材料由于具有优良的耐低温性、耐热性、介电性、阻燃性、使用安全性、抗腐蚀性以及隔热吸声等性能，是高性能高分子材料中的重要一员。为了满足航空航天、舰船等领域对新型高性能多孔隔热吸声结构功能材料的需求，高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的研制受到广大科研人员的广泛关注。

目前关于高性能主链型硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料的研制报道较少，大部分研究工作都集中在侧链型聚酰亚胺泡沫-聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(PMI)方面，而PMI泡沫受主链脂肪型分子结构的限制，在耐热性、阻燃性及使用安全性等方面表现较差，达不到航空航天、舰船等尖端技术领域对耐高温、使用安全性高的功能材料的技术要求，同时吸声性能也较差。CN103524968A、CN1610719A等专利相继公布了提高PMI泡沫使用安全性的方法，但仍达不到主链型聚酰亚胺泡沫耐高温及阻燃的水平。

在高强度主链型聚酰亚胺泡沫领域，US5077318、US6180746等专利相继报道了依托聚酰亚胺泡沫粉末法制备技术的微波、微球、模压等方法，同时CN102127225A、CN102127225A、CN105315464B等专利也报道了依托聚酰亚胺泡沫水发泡制备技术的模压法及先模压再微波定型的方法。基于粉末法制备技术虽然能够有效保证材料耐热性及使用安全性，但是原材料成本较高、生产周期较长、制备工艺复杂而且所制得的材料力学性能一般较低，基本在3MPa以下。以多元酸酐和异氰酸酯为原材料，基于水发泡技术的模压技术能够有效提升材料力学性能，350kg/m³以上的材料压缩强度一般都在10MPa，具有制备工艺简单、原材料成本低廉、生产周期短等优点，因此更加有利于工业化生产的实现，但是对设备要求较高，而且操作过程较为危险，同时水发泡技术过程容易产生大量的脲基等副产物，导致材料的使用安全性相比于粉末法技术有所下降，限制其进一步发展。US3300420等专利公布了以多元酸酐和异氰酸酯为原材料，基于非水发泡技术制备技术亚胺泡沫的技术路线，所制得材料耐热性及使用安全性较高，但由于发泡倍率较高，同时发泡成型过程较为简单，所制得材料力学性能较差而且易碎，不利于实际应用，更不能作为高强度结构功能材料使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备使用安全性、耐热性及热稳定性优良的高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法。采用非水发泡体系，依靠微波及高温条件下聚酰亚胺七元环状前驱体转化成亚胺环过程中所释放出的二氧化碳及残余的溶剂实现发泡成型及亚胺化过程，最终得到高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫。在合成、静置、发泡成型及亚胺化几个环节中均无水参与，避免了脲基的生成，达到了保证材料使用安全性、耐热性及热稳定性的目的。同时，发泡前驱体本身粘度较大，有效降低了发泡倍率，使最终材料表现出较高的密度，为材料的高强度奠定了基础。为高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备提供了新的思路，同时为高性能隔热吸声一体化功能结构材料的制备奠定了技术基础。

本发明的目的是这样实现的：

一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，物料的质量分数组成为多异氰酸酯60-100份、极性溶剂150-300份、芳香二酐50-120份、表面活性剂1-15份，其具体的制备包括以下步骤：