一种制备聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的制备方法，其原料由下述成分按重量组成：聚酰亚胺1份，酚和醛1～10份，去离子水85～97份，乙三胺0.5份，催化剂A0.4份、催化剂B0.1份。主要步骤为：先制备聚酰亚胺水溶性前驱体溶液，再进行酚醛水凝胶的制备，最后将聚酰亚胺前驱体溶液与水凝胶中网络结构交联再酸洗老化，溶剂置换和常压干燥最后得到聚酰亚胺改性酚醛气凝胶；所述的气凝胶材料表观密度为0.03g/cm3～0.5g/cm3、比表面积为400～900M2/g、气凝胶孔径尺寸为5～50nm、导热系数为0.012～0.025W/m.k、耐温范围-130～800℃，具有较好的机械性能和加工性能，绝缘性性能优异，适用温度广，隔热性能优异。
【专利说明】一种制备聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发泡材料领域，具体涉及一种制备聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法。
【背景技术】
[0002]相比于传统泡沫材料，气凝胶具有更高的比强度、比表面积，且孔径更细小均匀隔热隔音性能更好，因此具有很高的研究价值；气凝胶自1931年出现至今主要分为无机气凝胶和有机气凝胶两大类，而相比于无机气凝胶，因为有机气凝胶含有碳元素，碳元素具有很好的吸收热辐射的能力，这种作用尤其在高温下比较明显，因此其高温隔热性能明显强于无机气凝胶；酚醛泡沫的隔热性能在所有泡沫中最好，但由于其易粉化掉渣，易脆性限制了其应用，采用酚醛气凝胶的制备方法能很大程度上改善其这些方面的缺点。
[0003]但传统酚醛气凝胶的制备过程中，干燥步骤是一个制约其应用的主要问题，因为气凝胶骨架强度不高，如果采用常压干燥的方法由于水的张力作用以及其他应力作用会导致骨架坍塌而使气凝胶制备失败，所以必须采用超临界二氧化碳制备方法，这样成本太高、操作困难，因此，如何能够在常温、常压下实现酚醛气凝胶的制备，一直是本领域亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]为了解决现有酚醛气凝胶存在的韧性即冲击强度差、强度刚性不高、干燥方法困难加工成型稳定性不好、使用期过短等缺陷与不足，本发明提供了一种聚酰亚胺(PI)改性酚醛气凝胶的制备方法，工艺简单可行，能够经济高效地制备出综合性能优良且密度可控的改性酚醛气凝胶，本发明是这样实现的:
[0005]一种制备聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法，包括以下步骤，以重量份计:
[0006]a)将1份的聚酰亚胺溶入0.5份的乙三胺和18份的去离子水中，制成聚酰亚胺前驱体溶液；
[0007]b)将I~10份酚醛混合物溶入70~79份去离子水中，再加入0.4份催化剂A，于70°C下超声反应，至生成为浅红色透明状水凝胶；所述酚醛混合物中酚与醛的摩尔比为
I:2 ；
[0008]c)将步骤a获得的聚酰亚胺前驱体溶液加入步骤b获得的水凝胶中，再缓慢加入
0.1份催化剂B，于80~95°C下超声反应，直至生成橙黄色透明状水凝胶；
[0009]d)将所得水凝胶放入5 %乙酸酸洗老化2天，放入丙酮溶剂置换3天，最后常压干燥，即得到聚酰亚胺改性酚醛气凝胶；
[0010]所述催化剂A为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺中的一种或两种；所述催化剂B为4- 二甲氨基吡啶或吡啶。
[0011]本发明中，优选的，步骤b所述酚醛混合物中酚为间苯二酚、I，4对苯二酚中的一种或他们的混合，醛为甲醛、糠醛中的一种或他们的混合。
[0012]本发明中，优选的，所述聚酰亚胺为热塑性聚酰亚胺，分子量在I~5万之间，分
【权利要求】
1.一种制备聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法，包括以下步骤，以重量份计: a)将1份的聚酰亚胺溶入0.5份的乙三胺和18份的去离子水中，制成聚酰亚胺前驱体溶液； b)将I~10份酚醛混合物溶入70~79份去离子水中，再加入0.4份催化剂A，于70°C下超声反应，至生成为浅红色透明状水凝胶时结束反应；所述酚醛混合物中酚与醛的摩尔比为1:2 ； c)将步骤a获得的聚酰亚胺前驱体溶液加入步骤b获得的水凝胶中，再加入0.1份催化剂B，于80~95°C下超声反应，直至生成橙黄色透明状水凝胶时结束反应； d)将步骤c所得水凝胶酸洗老化，溶剂置换、常压干燥后，即得到聚酰亚胺改性酚醛气凝胶； 所述催化剂A为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化铵、氢氧化钙、乙胺中的一种或两种；所述催化剂B为4- 二甲氨基吡啶或吡啶。
2.根据权利要求1所述聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法，其特征在于，步骤b所述酚醛混合物中酚为间苯二酚、1，4对苯二酚中的一种或他们的混合，醛为甲醛、糠醛中的一种或他们的混合。
3.根据权利要求1或2所述聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法，其特征在于，
所述聚酰亚胺分子式为
，其中X为
4.根据权利要求3所述聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法，其特征在于，所述聚酰亚胺是这样获得的:将二胺溶于二甲基乙酰胺中，加入二酐，所加入二胺与二酐的摩尔比为1: 1.05，搅拌反应4h，滴加0.1mL 3-氨丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌反应4h后，将反应产物先以去离子水洗涤，过滤，再用蒸馏水洗涤后，100°C烘干、粉碎，即获得聚酰亚胺。
5.根据权利要求4所述聚酰亚胺改性酚醛气凝胶的方法，其特征在于，所述二酐为均苯四甲酸二酐，所述二胺为4，4’ - 二氨基二苯甲烷、4，4’ - 二氨基二苯砜、4，4’ - 二氨基二苯醚、间苯二胺中的一种。
【文档编号】C08L61/14GK104177644SQ201410396169
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】姚正军, 姚芮, 周金堂, 刘沛江 申请人:南京航空航天大学