一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法

一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于新材料领域，具体涉及一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，所述聚酰亚胺泡沫材料，其原料包括下列重量百分比：所述制备方法为将先将二酐溶于极性溶剂中，再加入部分发泡剂，然后加入一定量的表面活性剂、催化剂、剩余发泡剂和阻燃剂，最后加入异氰酸酯，进行发泡处理。制备工艺简单，过程易控制，制得的泡沫材料耐热性能、吸音性能良好。
【专利说明】
一种聚酿亚胺泡沬材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于新材料领域，具体涉及一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚酰亚胺泡沫在应用方面具有许多良好的特性。低密度聚酰亚胺泡沫主要应用于 隔热吸声领域。近年来中国在低密度聚酰亚胺泡沫研究上有较多的工作，但其工作大都工 艺复杂，产品密度不够低，或产品耐热性不好。

【发明内容】

[0003] 本发明主要提供了一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，一步法制备聚酰亚胺泡 沫材料，制备工艺简单，过程易控制，制得的泡沫材料耐热性能、吸音性能良好。其技术方案 如下：
[0004] 一种聚酰亚胺泡沫材料，其原料包括下列重量百分比：
[0005] 二酑 KK70% 发泡剂 4-20% 极性溶剂 10~40% 催化剂 0.1~8% 表面活性剂 2~20% 异氰酸酯 5~70%
[0006] 所述聚酰亚胺泡沫材料还包括重量百分比为4~20%的阻燃剂。
[0007] 所述二酐为芳香二酐。
[0008] 所述芳香二酐的重量百分比为30~60%，异氰酸酯的重量百分比为10~50%。
[0009] 所述芳香二酐为均苯四甲酸二酐、3,3' 4,4' -二苯酮四甲酸二酐、3,3' 4,4' -二 苯硫醚四甲酸二酐、4,4' -二苯醚二酐、2, 3, 3'，4' -二苯醚四甲酸二酐、3, 3' 4,4' -联苯二 酐、4, 4'-(六氟异丙烯）二酞酸酐和3, 3'，4, 4'-三苯双醚四甲酸二酐中的一种或几种；
[0010] 所述发泡剂为水、甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇单丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇-600、氫氯 氟烃、氢氟烃、三乙胺和四氢呋喃中的一种或几种；
[0011] 所述极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的 一种或几种；
[0012] 所述催化剂为胺类催化剂和/或金属催化剂中的一种或几种；
[0013] 所述表面活性剂为硅氧烷类表面活性剂；
[0014] 所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯和/或脂肪族异氰酸酯和/或芳酯类异氰酸酯中 的一种或几种。
[0015] 所述硅氧烷类表面活性剂为聚醚改性硅油、聚醚改性硅氧烷、水溶性硅油、硅酮 类、硅酮乙二醇共聚物和有机硅聚醚共聚物表面活性剂中的一种或几种；
[0016] 所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲基二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异 氰酸酯、多聚芳香族异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异弗尔 酮二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
[0017] -种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018] (1)取10~70重量份的二酐溶解于10~40重量份的极性溶剂中；
[0019] (2)向步骤⑴制得的溶液中加入部分发泡剂，得到第一溶液；
[0020] (3)取2~20重量份的表面活性剂、0. 1~8重量份的催化剂、4~20重量份的阻 燃剂及剩余发泡剂混合均匀，得到第二溶液；
[0021] (4)将第一溶液与第二溶液混合均匀；
[0022] (5)取5~70重量份的异氰酸酯加入步骤（4)所得的混合液中，进行高速混合处 理；
[0023] (6)迅速将步骤（5)所得的混合液倒入供发泡的容器中进行发泡处理，然后进行 微波辐射处理或热处理，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0024] 其中，步骤（5)所述进行高速混合处理的转速为800~4500rpm。
[0025] 步骤（6)所述进行微波辐射处理的功率为0. 1~0. 5kw/kg泡沫，进行热处理的温 度为150~250°C。
[0026] 所述步骤（1)具体为将配方量的二酐加入到温度为90~130°C的配方量的极性溶 液中，恒温搅拌使二酐溶解，然后将溶液冷却至70~85°C ;
[0027] 所述步骤（2)具体为将部分发泡剂加入步骤（1)制得的溶液中，搅拌均匀并溶解 后，将溶液冷却至30~50 °C ;
[0028] 所述步骤（5)具体为第一溶液与第二溶液的混合时间为5~20S。
[0029] 所述步骤（6)具体为迅速将步骤（5)所得的混合液倒入供发泡的容器中发泡，当 泡沫体表面不再发粘，表皮变硬时，对其进行微波辐射处理或进行热处理，泡沫体逐渐变为 亮黄色，表明泡沫体已经完全亚胺化，制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0030] 采用上述聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，本发明具有以下优点：
[0031] (1)该发明直接使用芳香族二酐和异氰酸酯高速混合，经过使用合适的催化剂、发 泡剂和其他添加剂使聚合反应和发泡同时进行，一步法制备聚酰亚胺泡沫。这一发明原料 和工艺简单，过程易控制，整个制备过程中废物较少，因而泡沫的产率明显较高。最后，无论 是采用开口或封闭式模具，该工艺比以往的工艺能更好地控制泡沫密度；
[0032] (2)本发明发泡时无需外加能量，具有更广应用范围；
[0033] (3)本发明泡沫密度在10kg/m3左右，泡沫多为开孔泡沫和交联结构，平均吸声系 数0.65,并表现出突出的压缩回弹性，具有优异的机械、吸声、隔热、耐高温和阻燃等性能， 所以该类型泡沫适合用作吸声和隔热材料，在船泊，车辆，建筑和航空航天领域有很好的应 用前景。
【具体实施方式】
[0034] 本发明的聚酰亚胺泡沫材料按重量百分比计，包括：
[0035] 二酐 10~70% 发泡剂 4-20% 极性溶剂 10~40% 催化剂 0.1~8% 表面活性剂 2~20%
[0036] 异氰酸酯 5-70% 阻燃剂 4~20%
[0037] 其中，所述二酐为芳香二酐，所述芳香二酐为均苯四甲酸二酐、3,3' 4,4' -二苯酮 四甲酸二酐、3, 3' 4,4' -二苯硫醚四甲酸二酐、4,4' -二苯醚二酐、2, 3, 3'，4'-二苯醚四甲 酸二酐、3, 3' 4,4' -联苯二酐、4, 4' -(六氟异丙烯）二酞酸酐和3, 3'，4, 4' -三苯双醚四甲 酸二酐中的一种或几种；
[0038] 所述发泡剂为水、甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇单丁醚、乙二醇丁醚、乙二醇-600、氫氯 氟烃、氢氟烃、三乙胺和四氢呋喃中的一种或几种；
[0039] 所述极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的 一种或几种；
[0040] 所述催化剂为胺类催化剂和/或金属催化剂中的一种或几种。例如，胺类催化 剂有 POLYCAT? 33、POLYCAT.?，5、POLYCAT? BL22、p〇l.YCAT?LV33、 POLYCAT? 18以及空气化工产品有限公司的DABCO? 8154, 0 Si Specialities， Inc公司的胺类催化剂NIAX? A-33等；金属催化剂有空气化工产品有限公司的 DABCO? K-15 等。
[0041 ] 所述表面活性剂为硅氧烷类表面活性剂，所述硅氧烷类表面活性剂为聚醚改性硅 油、聚醚改性硅氧烷、水溶性硅油、硅酮类、硅酮乙二醇共聚物和有机硅聚醚共聚物表面活 性剂中的一种或几种。例如，道康宁有限公司的DC193、DC-195、DC-197、DC-500、DC5598，S 气化工产品有限公司的 DABCO DC198、DC4000、DC5000、DC5143、DC6154,0 Si Specialities 公司的NIAX? L-620和NIAX?L6如0表面活性剂，以及TEGOSTAB.B846Q、 B8433、BB8465、BB8481、B8487、B8513 等。
[0042] 所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯和/或脂肪族异氰酸酯和/或芳酯类异氰酸酯 中的一种或几种。例如，二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI)、甲基二异氰酸酯（TDI)、多苯基多 亚甲基多异氰酸酯、多聚芳香族异氰酸酯（PMDI)、改性MDI、六亚甲基二异氰酸酯（HDI)、异 弗尔酮二异氰酸酯（ipdi)、苯二亚甲基二异氰酸酯，还有亨斯曼公司的RUBlNiVTE⑩M、 RUBINATE⑩ tdi、PAPI? 94 及 PAPI? 27 等。
[0043] 所述阻燃剂为ANTIBL.AZE? 80和VIRCOL? 82中的一种或两种。
[0044] 本发明的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法包括以下步骤：
[0045] (1)取10~70重量份的二酐加入到温度为90~130°C重量份为10~40的极性 溶液中，恒温搅拌使二酐溶解，然后将溶液冷却至70~85°C ;
[0046] (2)将部分发泡剂加入步骤（1)制得的溶液中，搅拌均匀并溶解后，将溶液冷却至 30~50°C，得到第一溶液；
[0047] (3)取2~20重量份的表面活性剂、0. 1~8重量份的催化剂、4~20重量份的阻 燃剂及剩余发泡剂混合均匀，得到第二溶液；
[0048] (4)将第一溶液与第二溶液混合均匀；
[0049] (5)取5~70重量份的异氰酸酯加入步骤（4)所得的混合液中，进行高速混合处 理，转速为800~4500rpm，混合时间为5~20S ;
[0050] (6)迅速将步骤（5)所得的混合液倒入供发泡的容器中发泡，当泡沫体表面不再 发粘，表皮变硬时，对其进行微波辐射处理，进行微波辐射处理的功率为〇. 1~〇. 5kw/kg泡 沫，或进行热处理，进行热处理的温度为150~250°C，泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体 已经完全亚胺化，制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0051] 实施例1
[0052] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0054] 2、制备方法
[0055] 取10份均苯四甲酸二酐溶解到13份温度为99°C的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在 此温度下继续搅拌直到均苯四甲酸二酐完全溶解。然后将溶液冷却至79°C。溶液冷却后加 入1份水与1份甲醇，搅拌均匀，这是一个轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约14°C。 将溶液冷却到49°C，得到第一溶液。取0. 5份DC193、0. 5份DABCO DC198、0. 5份NIAX? L-62〇、〇. 5 份 TEGOSTAB?B8460.、1 份 POLYCAT? 33、和 2 份丙酮混合，室温下搅 拌使混合均匀，得到第二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在38 °C。 取70份二苯基甲烷二异氰酸酯加入上述制得的混合溶液中，在转速为800rpm的转速条件 下快速搅拌10S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。lOmin后，当泡沫体表面不 再发粘，表皮变硬时，将其放入额定功率为〇. lkw/kg泡沫的微波烘箱中运行9min，泡沫体 逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0056] 实施例2
[0057] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0059] 2、制备方法
[0060] 取10份4,4' -二苯醚二酐溶解到温度为100°C的10份N，N-二甲基甲酰胺、10 份N，N-二甲基乙酰胺与9份N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，在此温度下继续搅拌直到固 体完全溶解。然后将溶液冷却至75°C。溶液冷却后加入2份氫氯氟烃，搅拌均匀，这是一 个轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约l〇°C。将溶液冷却到45°C，得到第一溶液。取 1. 5 份 DC6154、1. 5 份 B8513、1. 5 份MAX?L69Q0、1. 5 份 DABCO DC198、1 份 DC-197、9. 1 份DABCO? K-15和2份氫氯氟烃、1份氢氟烃混合，室温下搅拌使混合均匀，得到第二溶 液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在45°C。取19. 9份改性MDI和20 份苯二亚甲基二异氰酸酯加入上述制得的混合溶液中，在转速为1500rpm的转速条件下快 速搅拌12S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。lOmin后，当泡沫体表面不再发 粘，表皮变硬时，将其放入额定功率为〇. 2kw/kg泡沫的微波烘箱中运行8min，泡沫体逐渐 变为亮黄色，表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0061] 实施例3
[0062] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0065] 2、制备方法
[0066] 取20份4,4' -二苯醚二酐和10份4, 4' -(六氟异丙烯）二酞酸酐溶解到10份 温度为130°C的N-甲基吡咯烷酮溶液中，在此温度下继续搅拌直到4,4' -二苯醚二酐与 4, 4'-(六氟异丙烯）二酞酸酐完全溶解。然后将溶液冷却至70°C。溶液冷却后加入3份 水，搅拌均匀，这是一个轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约8°C。将溶液冷却到30°C， 得到第一溶液。取 2 份 DC-500、2 份 DC5000、1 份DABCO? 8154、2 份POLYCAT?，5、 20份VIRCOL? 82和4份水混合，室温下搅拌使混合均匀，得到第二溶液。将第二溶液 倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在30°C。取6份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、6份 改性MDI、6份RUBINATE? M和8份PAPI? 94加入上述制得的混合溶液中，在转速为 4500rpm的转速条件下快速搅拌5S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。lOmin 后，当泡沫体表面不再发粘，表皮变硬时，将其放入额定功率为0. 15kw/kg泡沫的微波烘箱 中运行llmin，泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺 泡沫材料。
[0067] 实施例4
[0068] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0070] 2、制备方法
[0071] 取20份3, 3'，4, 4' -三苯双醚四甲酸二酐、20份3, 3'，4' -二苯醚四甲酸和30 份3, 3' 4,4' -二苯硫醚四甲酸二酐溶解到温度为90°C的5份N，N-二甲基甲酰胺与6份 N，N-二甲基乙酰胺的混合溶液中，在此温度下继续搅拌直到固体完全溶解。然后将溶液冷 却至85°C。溶液冷却后加入1份乙二醇单丁醚与2份氢氟烃混合，搅拌均匀，这是一个轻 微的放热反应，使得溶液的温度上升约12°C。将溶液冷却到50°C，得到第一溶液。取3份 NIAX?L6900、1 份NIAX? A-33、4份VIRCOL? 82、2份乙二醇单丁醚、1 份氢氟烃 混合，室温下搅拌使混合均匀，得到第二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温 度保持在50°C。取2份多聚芳香族异氰酸酯、2份六亚甲基二异氰酸酯和1份苯二亚甲基 二异氰酸酯加入上述制得的混合溶液中，在转速为2000rpm的转速条件下快速搅拌8S，迅 速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。8min后，当泡沫体表面不再发粘，表皮变硬时， 将其放入温度为150°C的加热箱中加热中lOmin，泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已经 完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0072] 实施例5
[0073] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0074]
[0075] 2、制备方法
[0076] 取10份3, 3' 4,4' -联苯二酐、5份均苯四甲酸二酐溶解到温度为120°C的7份 N，N-二甲基甲酰胺与8份N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，在此温度下继续搅拌直到固体 完全溶解。然后将溶液冷却至80°C。溶液冷却后向其中加入2份四氢呋喃混合，搅拌均 匀，这是一个轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约l〇°C。将溶液冷却到50°C，得到第一 溶液。取 3 份 BB848U3 份 B8487、1. 5 份 DABCO? K-15、1. 5 份DABCO? 8154、3 份 ANTIBLAZE? 80、4份VIRCOL⑧82和2份乙醇混合，室温下搅拌使混合均匀，得到第 二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在50°C。取25份异弗尔酮二 异氰酸酯和25份RUBINATE?TDI加入上述制得的混合溶液中，在转速为2500rpm的转 速条件下快速搅拌10S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。lOmin后，当泡沫体 表面不再发粘，表皮变硬时，将其放入额定功率为〇. lkw/kg泡沫的微波烘箱中运行lOmin， 泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0077] 实施例6
[0078] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0079]
[0081] 2、制备方法
[0082] 取10份3, 3'4,4'-联苯二酐、10份3, 3'4,4'-二苯酮四甲酸二酐、20份4, 4'-(六 氟异丙烯）二酞酸酐和20份4,4'_二苯醚二酐溶解到温度为KKTC的5份N，N-二甲基乙 酰胺与5份N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，在此温度下继续搅拌直到固体完全溶解。然后 将溶液冷却至70°C。溶液冷却后加入1份三乙胺和1份乙二醇-600,搅拌均匀，这是一个 轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约15°C。将溶液冷却到40°C，得到第一溶液。取10 份B8513、2份POLYCAT? LV33、4份VIRCOL? 82、1份甲醇与1份乙二醇单丁醚混合， 室温下搅拌使混合均匀，得到第二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保 持在40°C。取10份PAPI? 27加入上述制得的混合溶液中，在转速为3000rpm的转速条 件下快速搅拌7S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。lOmin后，当泡沫体表面 不再发粘，表皮变硬时，将其放入温度为250°C的加热箱中加热9min，泡沫体逐渐变为亮黄 色，表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0083] 实施例7
[0084] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫复合材料
[0086]
[0087] 2、制备方法
[0088] 取10份均苯四甲酸二酐、10份4, 4' _(六氟异丙烯）二酞酸酐和10份 2, 3, 3'，4' -二苯醚四甲酸二酐溶解到温度为110 °C的4份N, N-二甲基甲酰胺、6份N, N-二 甲基乙酰胺和6份N-甲基吡咯烷酮的混合溶液中，在此温度下继续搅拌直到固体完全溶 解。然后将溶液冷却至85°C。溶液冷却后加入5份甲醇与2份乙二醇-600,搅拌混合均匀， 这是一个轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约14°C。将溶液冷却到50°C，得到第一溶 液。取 5 份 DC5598、5 份 DC5143、3 份POLYCAT? 18、2 份 POLYCAT? 33、5 份 DABCO? 8154、12份ANTIBLAZE* 80、1份甲醇和4份乙二醇-600混合，室温下搅拌使混合均匀， 得到第二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在50°C。取10份多聚芳 香族异氰酸酯加入上述制得的混合溶液中，在转速为4000rpm的转速条件下快速搅拌10S， 迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。l〇min后，当泡沫体表面不再发粘，表皮变硬 时，将其放入温度为200°C的加热箱中加热lOmin，泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已 经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫复合材料。
[0089] 实施例8
[0090] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0091]
[0092] 2、制备方法
[0093] 取32份3, 3'4,4'-二苯酮四甲酸二酐溶解到15份温度为90°C的N，N-二甲基乙 酰胺溶液中，在此温度下继续搅拌直到3,3' 4,4' -二苯酮四甲酸二酐完全溶解。然后将溶 液冷却至70°C。溶液冷却后加入3份乙二醇丁醚，搅拌均匀，这是一个轻微的放热反应，使 得溶液的温度上升约l〇°C。将溶液冷却到50°C，得到第一溶液。取0. 5份POLYCAT? BL22、0.5 份 DC-195、0.5 份 DC-197、0.5 份 DC4000、0.5 份 B8433、0.5 份 BB8465、4 份 ANTIBLAZE? 80和3份氫氯氟烃混合，室温下搅拌使混合均匀，得到第二溶液。将第 二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在40°C。取40份甲基二异氰酸酯加入上述 制得的混合溶液中，在转速为lOOOrpm的转速条件下快速搅拌20S，迅速将搅拌液倒入可供 发泡的耐热盘中发泡。8min后，当泡沫体表面不再发粘，表皮变硬时，将其放入额定功率为 0. 2kw/kg泡沫的微波烘箱中运行lOmin，泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已经完全亚 胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0094] 实施例9
[0095] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫复合材料
[0096]
[0097] 2、制备方法
[0098] 取12份3, 3'4,4'-二苯酮四甲酸二酐和13份3, 3'，4, 4'-三苯双醚四甲酸二酐 溶解到10份温度为110°C的N，N-二甲基甲酰胺溶液中，在此温度下继续搅拌直到固体完全 溶解。然后将溶液冷却至70°C。溶液冷却后加入5份乙二醇单丁醚、3份水、8份四氢呋喃， 搅拌均匀，这是一个轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约14°C。将溶液冷却到35°C，得 到第一溶液。取 3 份 NIAX?L-620、1 份 POLYCAT?，5、2 份 DABCO?K-15、5 份 ANT〖BLAZE?80、5份VIRCOL.?82、2份四氢呋喃、5份水和7份乙醇，室温下搅拌使 混合均匀，得到第二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在35°C。取 19份甲基二异氰酸酯加入上述制得的混合溶液中，在转速为3000rpm的转速条件下快速搅 拌10S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。lOmin后，当泡沫体表面不再发粘，表 皮变硬时，将其放入额定功率为〇. lkw/kg泡沫的微波烘箱中运行lOmin，泡沫体逐渐变为 亮黄色，表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0099] 实施例10
[0100] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫复合材料
[0101]
[0103] 2、制备方法
[0104] 取10份3, 3' 4,4' -联苯二酐、9份4, 4' -(六氟异丙烯）二酞酸酐和5份 3, 3'，4, 4' -三苯双醚四甲酸二酐溶解到18份温度为100°C的N，N-二甲基乙酰胺溶液中， 在此温度下继续搅拌直到固体完全溶解。然后将溶液冷却至80°C。溶液冷却后加入6份 乙二醇丁醚，搅拌均匀，这是一个轻微的放热反应，使得溶液的温度上升约13°C。将溶液 冷却到45°C，得到第一溶液。取7份DC4000、4份DC5143、1份POLYCAT⑩BL22、2份 POLYCAT?18、2 份DABC()?K-15、2 份NIAX?A-33、3 份ANTIBLAZE.?8()、 3份VIRCOL⑧82、2份乙二醇-600和3份乙二醇丁醚混合，室温下搅拌使混合均勾，得到 第二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持在45°C。取10份六亚甲基 二异氰酸酯（HDI)和13份;PAPI?94加入上述制得的混合溶液中，在转速为2500rpm的转 速条件下快速搅拌12S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。9min后，当泡沫体表 面不再发粘，表皮变硬时，将其放入额定功率为〇. 13kw/kg泡沫的微波烘箱中运行llmin， 泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0105] 实施例11
[0106] 1、按以下配比配置聚酰亚胺泡沫材料
[0107]
[0108] 2、制备方法
[0109] 取18份3, 3'4,4'-二苯酮四甲酸二酐溶解到15份温度为120°C的N-甲基吡咯烷 酮溶液中，在此温度下继续搅拌直到3,3' 4,4' -二苯酮四甲酸二酐完全溶解。然后将溶液 冷却至85°C。溶液冷却后加入2份乙二醇-600,搅拌均匀，这是一个轻微的放热反应，使得 溶液的温度上升约14°C。将溶液冷却到38°C，得到第一溶液。取3份DC6154、3份B8433、2 份POLYCAT?, 5、2份DABCOSK-15、5份VIRCOL_?82、5份乙二醇-600混合，室 温下搅拌使混合均匀，得到第二溶液。将第二溶液倒入第一溶液中，混合均匀，使温度保持 在38 °C。取10份多聚芳香族异氰酸酯、10份二苯基甲烷二异氰酸酯、10份甲基二异氰酸酯 和15份RUBINATE_?TDI加入上述制得的混合溶液中，在转速为lOOOrpm的转速条件下 快速搅拌10S，迅速将搅拌液倒入可供发泡的耐热盘中发泡。lOmin后，当泡沫体表面不再 发粘，表皮变硬时，将其放入温度为180°C的加热箱中加热10min，泡沫体逐渐变为亮黄色， 表明泡沫体已经完全亚胺化，即制得所述聚酰亚胺泡沫材料。
[0110] 性能测试及测试结果
[0111] 将上述实施例1-11制得的样品分别测量密度、压缩强度、拉伸强度、拉伸断裂伸 长率、氧指数、垂直燃烧残留质量分数、降噪系数和导热系数，并观察垂直燃烧现象，测得的 数据如下：
[0112] 表1实施例1-11制得的样品测得的实验结果
[0113]
[0115] 由表1可知，用本发明制得的聚酰亚胺泡沫材料的密度在10kg/m3左右，密度低， 产品质量轻；压缩强度在9kPa左右，拉伸强度在71kPa左右，具有优异的机械性能；实施例 3-11中加入了阻燃剂，氧指数在29%左右，大于27%，属难燃材料，且垂直燃烧残留质量分 数在90%左右，表明泡沫材料阻燃性能好；导热系数在0. 05左右，表面所述泡沫材料隔热 性能好，为较好的保温材料；降噪系数均在〇. 60以上，能够消除大部分噪音，具有良好的吸 声性能。
[0116] 本发明制备的聚酰亚胺泡沫材料，发泡时无需外加能量，具有更广应用范围。另 外，整个制备过程中废物较少，因而泡沫的产率明显较高。
[0117] 本发明直接使用芳香族二酐和异氰酸酯高速混合，经过使用合适的催化剂、发泡 剂和其他添加剂使聚合反应和发泡同时进行，一步法制备聚酰亚胺泡沫。这一发明原料和 工艺简单，过程易控制。产品多为开孔泡沫和交联结构，具有耐热、阻燃性好、和密度超低等 特点，吸音效果好，在船泊，车辆，建筑和航空航天领域有很好的应用前景。
[0118] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种 相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围 之内。
【主权项】
1. 一种聚酷亚胺泡沫材料，其原料包括下列重量百分比： 二斯 10~70% 发泡剂 4~盈0% 极性溶剂 10-40% O 催化剂 （U~纖 表面活性剂 2~20% 异氯酸醋 5~70%2. 根据权利要求1所述的聚酷亚胺泡沫材料，其特征在于：还包括重量百分比为4~ 20 %的阻燃剂。3. 根据权利要求1所述的聚酷亚胺泡沫材料，其特征在于：所述二酢为芳香二酢。4. 根据权利要求3所述的聚酷亚胺泡沫材料，其特征在于：所述芳香二酢的重量百分 比为30~60%，异氯酸醋的重量百分比为10~50%。5. 根据权利要求3所述的聚酷亚胺泡沫材料，其特征在于：所述芳香二酢为均苯四甲 酸二酢、3,3' 4,4' -二苯酬四甲酸二酢、3,3' 4,4' -二苯硫酸四甲酸二酢、4,4' -二苯酸二 酢、2, 3, 3'，4' -二苯酸四甲酸二酢、3, 3'4,4'-联苯二酢、4, 4' -(六氣异丙締）二献酸酢和 3, 3'，4, 4' - S苯双酸四甲酸二酢中的一种或几种； 所述发泡剂为水、甲醇、乙醇、丙酬、乙二醇单下酸、乙二醇下酸、乙二醇-600、M氯氣 控、氨氣控、=乙胺和四氨巧喃中的一种或几种； 所述极性溶剂为N，N-二甲基甲酯胺、N，N-二甲基乙酷胺和N-甲基化咯烧酬中的一种 或几种； 所述催化剂为胺类催化剂和/或金属催化剂中的一种或几种； 所述表面活性剂为硅氧烷类表面活性剂； 所述异氯酸醋为芳香族异氯酸醋和/或脂肪族异氯酸醋和/或芳醋类异氯酸醋中的一 种或几种。6. 根据权利要求5所述的聚酷亚胺泡沫材料，其特征在于：所述硅氧烷类表面活性剂 为聚酸改性硅油、聚酸改性硅氧烷、水溶性硅油、娃酬类、娃酬乙二醇共聚物和有机娃聚酸 共聚物表面活性剂中的一种或几种； 所述异氯酸醋为二苯基甲烧二异氯酸醋、甲基二异氯酸醋、多苯基多亚甲基多异氯酸 醋、多聚芳香族异氯酸醋、改性二苯基甲烧二异氯酸醋、六亚甲基二异氯酸醋、异弗尔酬二 异氯酸醋和苯二亚甲基二异氯酸醋中的一种或几种。7. -种聚酷亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：包括W下步骤： (1)取10~70重量份的二酢溶解于10~40重量份的极性溶剂中； 似向步骤（1)制得的溶液中加入部分发泡剂，得到第一溶液； (3)取2~20重量份的表面活性剂、0. 1~8重量份的催化剂、4~20重量份的阻燃剂 及剩余发泡剂混合均匀，得到第二溶液； (4) 将第一溶液与第二溶液混合均匀； (5) 取5~70重量份的异氯酸醋加入步骤（4)所得的混合液中，进行高速混合处理； (6) 迅速将步骤（5)所得的混合液倒入供发泡的容器中进行发泡处理，然后进行微波 福射处理或热处理，即制得所述聚酷亚胺泡沫材料。8. 根据权利要求7所述的聚酷亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：步骤（5)所述 进行高速混合处理的转速为800~4500巧m。9. 根据权利要求7所述的聚酷亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：步骤（6)所述 进行微波福射处理的功率为0. 1~0. 5kw/kg泡沫，进行热处理的溫度为150~250°C。10. 根据权利要求7所述的聚酷亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1) 具体为将配方量的二酢加入到溫度为90~130°C的配方量的极性溶液中，恒溫揽拌使二酢 溶解，然后将溶液冷却至70~85 °C ; 所述步骤（2)具体为将部分发泡剂加入步骤（1)制得的溶液中，揽拌均匀并溶解后，将 溶液冷却至30~50°C ; 所述步骤（5)具体为第一溶液与第二溶液的混合时间为5~20S。所述步骤（6)具体 为迅速将步骤（5)所得的混合液倒入供发泡的容器中发泡，当泡沫体表面不再发粘，表皮 变硬时，对其进行微波福射处理或进行热处理，泡沫体逐渐变为亮黄色，表明泡沫体已经完 全亚胺化，制得所述聚酷亚胺泡沫材料。
【文档编号】C08L79/08GK106032433SQ201510103241
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月9日
【发明人】胡安·M·瓦斯克斯, 陈胜亮, 朱文凯, 马文光
【申请人】常州天晟新材料股份有限公司