本发明属于阻燃聚酰亚胺泡沫材料技术领域，涉及一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，尤其涉及一种低气味阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
背景技术：
聚酰亚胺是指主链的链节上含有酰亚胺环结构的一类聚合物，根据重复单元的化学结构，可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种，根据链间相互作用力，可分为交联型和非交联型两种，是现有已知的综合性能最佳的一类有机高分子材料，结构简式如式i所示。
聚酰亚胺泡沫是一种轻质多孔材料，具有轻质、优异的耐高低温、隔热、吸音降噪、阻燃、绝缘等性能。高性能的聚酰亚胺泡沫长期可耐250～300℃，短时可耐400～500℃，是有机聚合物中热稳定性最好的材料之一。高性能聚酰亚胺泡沫材料还可耐极低温，在-269℃的液态氦中不发生脆裂。正是由于聚酰亚胺泡沫材料具有上述诸多优点，近年来在军工国防、航空航天、船舶航舰、轨道交通、电子和新能源等领域有着广泛的应用。
制备阻燃型聚酰亚胺泡沫材料，目前行业内普遍使用传统的添加型阻燃剂，添加量较大，不仅降低材料力学性能，而且随时间推移易发生小分子迁移现象，导致阻燃效果降低，散发出刺激性气味，进而影响产品机械和使用性能。为此业内的研究者也不断的对其进行改进，如中国专利201610590107.5中就公开了，将含磷酰基的二胺作为反应物，磷化物通过化学键合的方式引入到聚合物链中。虽然在一定程度上提高了聚酰亚胺泡沫的阻燃性能和高温稳定性，但仅适用于选用二胺作为原料制备聚酰亚胺泡沫的方法。中国专利201510103241.3也公开了使用传统添加型阻燃剂
不仅如此，在聚酰亚胺泡沫材料在制备过程中不可避免残留溶剂、胺类催化剂、阻燃剂，以及反应生成的小分子挥发性有机物，产生刺激性的异味，造成生产和使用环境污染，对人员健康产生一定的危害。随着全世界范围内对于环境保护和可持续绿色发展理念的不断深入，各行各业对产品气味要求标准也不断提高，所以，聚酰亚胺泡沫材料中的刺激性异味，也逐渐成为限制其继续发展的障碍。
因此，如果得到一种更为适宜的聚酰亚胺泡沫材料，解决上述聚酰亚胺泡沫材料在性能和制备方面存在的问题，制备低气味阻燃型聚酰亚胺泡沫材料已成为其继续发展的必然趋势，也是业内诸多研发型生产企业广为关注的焦点之一。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，特别是一种低气味阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，本发明提供的聚酰亚胺泡沫材料，制备过程和聚酰亚胺泡沫产品中均具有低挥发、低散发、低气味的特点，且拥有优异的力学、阻燃和耐热性能，而且工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。
本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料，原料包括：
优选的，所述反应型阻燃剂为含有多个a基团的含b元素的化合物中的一种或多种，其中，所述a基团包括羟基和/或氨基；所述b元素包括氮元素和/或磷元素；所述多个的个数为2个或2个以上；
所述芳香族二酐包括3,3’,4,4’-二苯醚四酸酐、3,3’,4,4’-联苯基四羧基二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧基二酐、均苯四酸二酐、2,2-二[4-(3,4-苯氧基苯基)]丙烷二酐和3,3’,4,4’-联苯基砜四羧基二酐中的一种或多种；
所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二苯基二异氰酸酯、四甲基苯基二亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、环己基二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和甲酸甲酯五亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；
所述低分子醇包括甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种。
优选的，所述溶剂包括n,n’-二甲基甲酰胺、n,n’-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种；
所述发泡剂包括二氯三氟乙烷、二氯一氟甲烷、丙酮、水、甲醇、乙醇和2-丁氧基乙醇中的一种或多种；
所述泡沫稳定剂包括dc193、dc197、dc5000、dc5598、l560、l580、ak8805、sf8427、ky-6035、hk-314、gt-320、b4900、b8123和b8002中的一种或多种；
所述催化剂包括金属催化剂和/或胺类催化剂。
优选的，所述金属催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、硫醇二丁基锡、异辛酸钾、油酸钾、异辛酸钴和新癸酸钴中的一种或多种；
所述胺类催化剂包括n,n-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、n,n,n',n'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、n,n-二甲基苄胺、n-乙基吗啉、n-甲基吗啉、n,n‘-二乙基哌嗪、三乙醇胺和n,n’-二甲基吡啶中的一种或多种。
优选的，所述反应型阻燃剂包括n,n-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、3-羟基苯基磷酰丙酸、10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、fr-600、fr-350、sw-607、exolitop550和wsfr-780中的一种或多种中的一种或多种；
所述除味剂包括jh-100a、wt-8266、wq-b018、wq-c020、dh-8117、gms、se308、1301、khfs-x10和tq6120中的一种或多种。
本发明还提供了一种如上述技术方案任意一项所述的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将芳香族二酐、低分子醇和溶剂进行反应后，得到发泡前体溶液；
2)将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂和除味剂进行再次混合后，得到混合液；
3)将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中经过自由发泡成型，然后进行预固化和后固化后，得到聚酰亚胺泡沫材料。
优选的，所述反应的温度为80～120℃；
所述反应的时间为3～5h；
所述再次混合的时间为1～10min；
所述最后混合的方式包括高速搅拌混合。
优选的，所述模具包括敞开式发泡模具；
所述高速搅拌混合的转速为800～3000r/min；
所述高速搅拌混合的时间为10～40s。
优选的，所述自由发泡的时间为5～30min；
所述预固化的方式包括微波预固化；
所述预固化后还包括脱模步骤。
优选的，所述微波预固化的时间为20～50min；
所述微波预固化的微波功率阶段性梯度设置为200～800w；
所述后固化的温度阶段性梯度设置为160～250℃；
所述后固化的时间为3～5h。
本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料，原料包括：15～60重量份的芳香族二酐、10～60重量份的异氰酸酯、10～30重量份的溶剂、1～5重量份的低分子醇、2～8重量份的发泡剂、5～12重量份的泡沫稳定剂、0.1～5重量份的催化剂、1～7重量份的反应型阻燃剂以及0.03～3重量份的除味剂。与现有技术相比，本发明针对现有的添加型聚酰亚胺泡沫材料，存在添加量较大，不仅降低材料力学性能，而且随时间推移易发生小分子迁移现象，导致阻燃效果降低，散发出刺激性气味，进而影响产品机械和使用性能的缺陷。
本发明创造性的得到了一种聚酰亚胺泡沫材料，使用了反应型阻燃剂代替传统的添加型阻燃剂，阻燃剂中的羟基、氨基等官能团与异氰酸酯基团反应，将p、n等元素引入聚合物分子链中，避免泡沫材料长期使用或贮存时阻燃元素的迁移和挥发，与基体相容性好，在降低阻燃剂用量的情况下大大提高阻燃效率，并减少气味。另外本发明添加除味剂，利用多孔载体、酸性气体中和剂、金属离子螯合剂、分子扩散剂等混合物，相应的吸附、氧化、中和或者螯合作用，能够有效除去或降低泡沫材料在加工和使用中释放出来的异味，提高产品的环保水平，减小生产环境的气味，同时还能做到不影响材料力学和耐热性能。本发明制得的泡沫材料具有低密度，低气味，耐热性能、力学性能和阻燃性能优异等特点。而且本发明提供的制备工艺简单，条件温和可控，可实现连续化生产。
实验结果表明，本发明制备的聚酰亚胺泡沫材料密度约10kg/m3，拉伸强度约65～76kpa，压缩强度约10～14kpa，具有良好的力学性能。氧指数约34％～40％，5％热失重温度约290～320℃，具有优异的阻燃和耐热性能。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或聚酰亚胺泡沫材料制备领域常规的纯度要求。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫材料，原料包括：
本发明所述芳香族二酐的加入量为15～60重量份，优选为25～50重量份，更优选为35～40重量份。本发明原则上对所述芳香族二酐的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述芳香族二酐优选包括3,3’,4,4’-二苯醚四酸酐、3,3’,4,4’-联苯基四羧基二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧基二酐、均苯四酸二酐、2,2-二[4-(3,4-苯氧基苯基)]丙烷二酐和3,3’,4,4’-联苯基砜四羧基二酐中的一种或多种，更优选为3,3’,4,4’-二苯醚四酸酐(odpa)、3,3’,4,4’-联苯基四羧基二酐(bpda)、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧基二酐(btda)、均苯四酸二酐(pmda)、2,2-二[4-(3,4-苯氧基苯基)]丙烷二酐(bpada)或3,3’,4,4’-联苯基砜四羧基二酐(dsda)。
本发明所述异氰酸酯的加入量为10～60重量份，优选为20～50重量份，更优选为30～40重量份。本发明原则上对所述异氰酸酯的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述异氰酸酯优选包括甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二苯基二异氰酸酯、四甲基苯基二亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、环己基二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和甲酸甲酯五亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，更优选为甲苯二异氰酸酯(tdi)、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(papi)、1,5-萘二异氰酸酯(ndi)、3,3’-二甲氧基-4,4’-二苯基二异氰酸酯(dadi)、四甲基苯基二亚甲基二异氰酸酯(tmxdi)、异氟尔酮二异氰酸酯(ipdi)、甲基环己烷二异氰酸酯(htdi)、环己基二亚甲基二异氰酸酯(hmdi)、六亚甲基二异氰酸酯(hdi)或甲酸甲酯五亚甲基二异氰酸酯(ldi)。
本发明所述反应型阻燃剂的加入量为1～7重量份，优选为2～6重量份，更优选为3～5重量份。本发明原则上对所述反应型阻燃剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述反应型阻燃剂优选为含有多个a基团的含b元素的化合物中的一种或多种。所述a基团优选包括羟基和/或氨基；所述b元素优选包括氮元素和/或磷元素；所述多个的个数为2个或2个以上，其中，a基团为单个羟基和单个氨基时，也属于多个a基团。本发明所述反应型阻燃剂具体优选包括n,n-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、3-羟基苯基磷酰丙酸、10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、fr-600、fr-350、sw-607、exolitop550和wsfr-780中的一种或多种，更优选为n,n-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯(frc-6)、3-羟基苯基磷酰丙酸(ceppa)、10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(odopb)、fr-600、fr-350、sw-607、exolitop550或wsfr-780。
本发明所述低分子醇的加入量为1～5重量份，优选为1.5～4.5重量份，更优选为2～4重量份，更优选为2.5～3.5重量份。本发明原则上对所述低分子醇的具体定义和选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的低分子醇的定义即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述低分子醇优选包括甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种，更优选为甲醇、乙醇或丙醇。
本发明所述溶剂的加入量为10～30重量份，优选为12～28重量份，更优选为15～25重量份，更优选为18～23重量份。本发明原则上对所述溶剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述溶剂优选包括n,n’-二甲基甲酰胺、n,n’-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种，更优选为n,n’-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n’-二甲基乙酰胺(dmac)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)或二甲基亚砜(dmso)。
本发明所述发泡剂的加入量为2～8重量份，优选为3～7重量份，更优选为4～6重量份。本发明原则上对所述发泡剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述发泡剂优选包括二氯三氟乙烷、二氯一氟甲烷、丙酮、水、甲醇、乙醇和2-丁氧基乙醇中的一种或多种，更优选为二氯三氟乙烷、二氯一氟甲烷、丙酮、水、甲醇、乙醇或2-丁氧基乙醇。
本发明所述泡沫稳定剂的加入量为5～12重量份，优选为6～11重量份，更优选为7～10重量份，更优选为8～9重量份。本发明原则上对所述泡沫稳定剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述泡沫稳定剂优选包括dc193、dc197、dc5000、dc5598、l560、l580、ak8805、sf8427、ky-6035、hk-314、gt-320、b4900、b8123和b8002中的一种或多种，更优选为dc193、dc197、dc5000、dc5598、l560、l580、ak8805、sf8427、ky-6035、hk-314、gt-320、b4900、b8123或b8002。
本发明所述催化剂的加入量为0.1～5重量份，优选为0.5～4.5重量份，更优选为1～4重量份，更优选为2～3重量份。本发明原则上对所述催化剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述催化剂优选包括金属催化剂和/或胺类催化剂，更优选为金属催化剂或胺类催化剂。其中，本发明所述胺类催化剂优选包括n,n-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、n,n,n',n'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、n,n-二甲基苄胺、n-乙基吗啉、n-甲基吗啉、n,n‘-二乙基哌嗪、三乙醇胺和n,n’-二甲基吡啶中的一种或多种，更优选为n,n-二甲基环己胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、n,n,n',n'-四甲基亚烷基二胺、三乙胺、n,n-二甲基苄胺、n-乙基吗啉、n-甲基吗啉、n,n‘-二乙基哌嗪、三乙醇胺或n,n’-二甲基吡啶。所述金属催化剂优选包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、硫醇二丁基锡、异辛酸钾、油酸钾、异辛酸钴和新癸酸钴中的一种或多种，更优选为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、硫醇二丁基锡、异辛酸钾、油酸钾、异辛酸钴或新癸酸钴。
本发明所述除味剂的加入量为0.03～3重量份，优选为0.1～2.5重量份，更优选为0.5～2重量份，更优选为1～1.5重量份。本发明原则上对所述除味剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述除味剂优选包括jh-100a、wt-8266、wq-b018、wq-c020、dh-8117、gms、se308、1301、khfs-x10和tq6120中的一种或多种，更优选为jh-100a、wt-8266、wq-b018、wq-c020、dh-8117、gms、se308、1301、khfs-x10或tq6120。
本发明还提供了一种如上述技术方案任意一项所述的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将芳香族二酐、低分子醇和溶剂进行反应后，得到发泡前体溶液；
2)将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂和除味剂进行再次混合后，得到混合液；
3)将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中经过自由发泡成型，然后进行预固化和后固化后，得到聚酰亚胺泡沫材料。
本发明上述聚酰亚胺泡沫材料中，所述原料的选择和比例及其优选范围，与前述聚酰亚胺泡沫材料中的原料的选择和比例及其优选范围优选保持一致，在此不再一一赘述。在本发明中，重量份与质量百分含量仅是表述方式的不同，其本质含义是相同的，本领域技术人员能够基于基本常识清楚其正确含义，而且能够唯一确定。
本发明首先将芳香族二酐、低分子醇和溶剂进行反应后，得到发泡前体溶液。
本发明原则上对所述反应的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述反应的温度优选为80～120℃，更优选为85～115℃，更优选为90～110℃，更优选为95～105℃。所述反应的时间优选为3～5h，更优选为3.2～4.8h，更优选为3.5～4.5h，更优选为3.8～4.2h。
本发明原则上对所述步骤的具体过程没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述步骤1)优选为先将芳香族二酐溶于溶剂中，搅拌加热，再加入低分子醇，继续升温进行反应，直至溶液澄清透明，更具体优选为先将芳香族二酐溶于溶剂中，搅拌加热升温到40～60℃(更优选为43～58℃，更优选为45～55℃)，加入低分子醇，继续升温至80～120℃(更优选为85～115℃，更优选为90～110℃，更优选为95～105℃)，反应3～5h(更优选为3.2～4.8h，更优选为3.5～4.5h，更优选为3.8～4.2h)，直至溶液澄清透明。
本发明随后将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂和除味剂进行再次混合后，得到混合液。
本发明原则上对所述再次混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述再次混合的方式优选为搅拌混合。所述再次混合的时间优选为1～10min，更优选为3～8min，更优选为5～7min。
本发明最后将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中经过自由发泡成型，然后进行预固化和后固化后，得到聚酰亚胺泡沫材料。
本发明原则上对所述最后混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述最后混合的方式优选为高速搅拌混合。所述高速搅拌混合的转速优选为800～3000r/min，更优选为1300～2500r/min，更优选为1800～2000r/min。所述高速搅拌混合的时间优选为10～40s，更优选为15～35s，更优选为20～30s。
本发明原则上对所述模具的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述模具优选包括敞开式发泡模具。
本发明原则上对所述自由发泡成型的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述自由发泡成型的时间优选为5～30min，更优选为10～25min，更优选为15～20min。
本发明原则上对所述预固化的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述预固化的方式优选包括微波预固化，更优选为梯度预固化。本发明所述微波预固化的时间优选为20～50min，更优选为25～45min，更优选为30～40min。所述微波预固化的微波功率阶段性梯度设置优选为200～800w，更优选为300～700w，更优选为400～600w，具体可以为200w、300w、400w、500w、600w、700w和800w中的任意两个或多个梯度设置。
本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，完整和细化制备过程，所述预固化后优选还包括脱模步骤。
本发明原则上对所述后固化的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，所述后固化的时间优选为3～5h，更优选为3.2～4.8h，更优选为3.5～4.5h，更优选为3.7～4.3h。所述后固化的温度阶段性梯度设置优选为160～250℃，更优选为180～230℃，更优选为200～210℃，具体可以为160℃、180℃、200℃、220℃、240℃和250℃中的任意两个或多个梯度设置。
本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步减少气味和阻燃性能，同时具有较低的密度和较好的耐热性能和力学性能，完整和细化整个制备工艺，上述聚酰亚胺泡沫材料的制备过程具体可以为以下步骤：
(1)将芳香族二酐溶于溶剂中，搅拌加热升温到40～60℃，加入低分子醇，继续升温至80～120℃，反应3～5h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂和除味剂，混合均匀；
(3)将上述溶液和异氰酸酯通过高速搅拌，转速为800～3000rpm，混合均匀后注入模具，混合时间为10～40s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化和热处理后固化，即制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
本发明上述步骤提供了一种低气味阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，本发明提供的聚酰亚胺泡沫材料，使用了反应型阻燃剂代替传统的添加型阻燃剂，阻燃剂中的羟基、氨基等官能团与异氰酸酯基团反应，将p、n等元素引入聚合物分子链中，避免泡沫材料长期使用或贮存时阻燃元素的迁移和挥发，与基体相容性好，在降低阻燃剂用量的情况下大大提高阻燃效率，并减少气味，克服了现有聚酰亚胺泡沫材料在制备和使用过程中产生刺激性气味，危害人员健康等缺陷，同时也解决了添加型阻燃剂会随时间推移发生小分子迁移现象，影响产品阻燃效果和力学性能的问题。
另外本发明添加了特定的除味剂，利用多孔载体、酸性气体中和剂、金属离子螯合剂、分子扩散剂等材料，相应的吸附、氧化、中和或者螯合作用，能够有效除去或降低泡沫材料在加工和使用中释放出来的异味，提高产品的环保水平，减小生产环境的气味，同时还能做到不影响材料力学和耐热性能。本发明制得的泡沫材料具有低密度，低气味，耐热性能、力学性能和阻燃性能优异等特点。
而且本发明通过对原料采用特定顺序的加入，再结合特定的制备参数，进一步保证了所得的聚酰亚胺泡沫材料，具有更稳定的结构，更低的气味和更好阻燃性能，同时也进一步保证了其低密度、较好的耐热性能和力学性能。同时本发明提供的制备工艺简单，条件温和可控，可实现连续化生产。
实验结果表明，本发明制备的聚酰亚胺泡沫材料密度约10kg/m3，拉伸强度约65～76kpa，压缩强度约10～14kpa，具有良好的力学性能。氧指数约34％～40％，5％热失重温度约290～320℃，具有优异的阻燃和耐热性能。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
采用以下方式对本发明制备的聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
本发明将制备的聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
本发明采用热失重分析测试仪，在n2气氛下，以10℃/min的升温速率测定本发明制备的聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
本发明采用氧指数测定仪，以gb/t2406.2-2009为测试标准，测定本发明制备的聚酰亚胺泡沫的氧指数。
实施例1
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900、1.5份ceppa和0.12份wq-b018，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
实施例2
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900、3份ceppa和0.12份wq-b018，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
实施例3
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900、3份frc-6和0.35份jh-100a，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
实施例4
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900、3份frc-6和1份jh-100a，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
实施例5
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900、5份frc-6和0.5份se308，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
实施例6
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900、3.8份frc-6和0.35份se308，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
对比例1
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
对比例2
(1)将15份pmda和8份btda溶于25份dmf中，搅拌加热升温到45℃，加入1.5份甲醇，继续升温至80℃，反应3h，直至溶液澄清透明；
(2)将上述溶液冷却至室温，加入0.05份二月桂酸二丁基锡、0.08份三乙胺、0.11份n-甲基吗啉、1.8份水、0.5份二氯一氟甲烷、1.6份dc193、0.8份b4900，3份fr-600，混合均匀；
(3)将上述溶液和40份异氰酸酯通过高速搅拌，转速为1000rpm,混合均匀后注入模具，混合时间为15s，在室温下发泡成型；
(4)然后将泡沫进行微波处理预固化，微波功率为300w，时间为30min，再进行热处理后固化，温度为200℃，时间为3h，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。
实施例7
实施例1～6为采用本发明配方和工艺制备得到的聚酰亚胺泡沫材料，对比例1为未添加阻燃剂和除味剂制备得到的聚酰亚胺泡沫材料，对比例2为使用传统添加型阻燃剂且未使用除味剂制备得到的聚酰亚胺泡沫材料。
实施例和对比例的聚酰亚胺泡沫材料的性能测试见表1。
泡沫气味的评测采用如下方法：随机邀请10个从未接触过聚酰亚胺泡沫材料的人员进行气味比较，将每种泡沫按气味的严重状况进行评估，取平均值作为检测结果。评测标准分为5个等级：1级，无异味；2级，稍有异味；3级，有异味但不刺鼻；4级，稍有异味且刺鼻；5级，有刺鼻的异味，无法忍受。
泡沫密度测试标准为gb/t6343-2009、拉伸强度测试标准为gb/t6344-2008、压缩强度测试标准为gb/t8813-2008、氧指数测试标准为gb/t2406.2-2009、5％热失重温度测试标准为gb/t27761-2011。
结果如表1所示，表1为本发明实施例和对比例制备的聚酰亚胺泡沫性能测试结果。
表1
由表1可以看出，本发明制得的低气味阻燃聚酰亚胺泡沫材料的密度约10kg/m3，拉伸强度约65～76kpa，压缩强度约10～14kpa，具有良好的力学性能。氧指数约34％～40％，5％热失重温度约290～320℃，具有优异的阻燃和耐热性能。实施例1～6相比于对比例1～2中加入了与泡沫基体相容性较好的除味剂，制得的泡沫散发出的刺激性异味大大减少。同时使用反应型阻燃剂代替传统添加型阻燃剂，在不影响泡沫力学和耐热性能的基础上，能够减少阻燃剂用量，提高阻燃效率。
以上对本发明提供的一种低气味阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。