专利名称：低密度和高密度聚醚酰亚胺泡沫材料和包含它们的制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚合物泡沫体，特别是涉及具有选择密度的聚醚酰亚胺泡沫材料和制 品，以及制备这些泡沫材料和制品的方法。
背景技术：
发泡的热塑性树脂和源自它的产品在许多领域已经获得相当大的和重要的商业 成功。这些发泡树脂已经用于飞行器和为了绝缘和构造用途(structural purposes)的其 它结构体中。电子和电器产业使用聚合物泡沫体用于电绝缘和绝热以及用于构造用途。在 许多情况中，能够耐受高热环境的聚合物泡沫体是有利的。为了在高热环境使用聚合物泡 沫，有利地使用能够耐受高热环境的热塑性树脂。一种这样的高热热塑性树脂是聚醚酰亚胺。在电性能、机械性能和阻燃性能可以 保障其应用的高要求应用中，多年来使用聚醚酰亚胺(PEI)泡沫体。由于该材料的高成本 及其有限的可获得性使得保障很难。高成本和有限的可获得性两者均部分因为在该材料的 制造中使用间歇法。间歇法通常效率低，难以控制，对可以制造的泡沫体密度的选择有限， 以及往往有缺陷。然而，使用间歇法制得的泡沫体己要求溢价(premium price)并且指定 用于许多苛刻的国防部(DOD，D印artment of Defense)的应用中。目前PEI泡沫体的“间歇”法要求使用氯代溶剂和制备大的泡沫“胶块”，该大的泡 沫“胶块”在密度和泡孔结构方面不均一并且因污染物，大孔隙和未发泡的聚合物小块而存 在缺陷。这些方法制得60 110g/L不同密度的发泡聚合物。然后依照尺寸切割胶块，通 常切成标称密度范围为60、80和110g/L的板。间歇法形成的PEI泡沫的不均一的质量、密 度和低产率使得产品的成本对于大多数应用来说太高。此外，这些现有技术中的间歇法无法提供密度较轻或密度较重的PEI泡沫体。就 此而论，可以合理使用PEI材料但要求密度小于60g/L或大于110g/L的应用不能使用由现 有技术的方法制得的PEI泡沫体，现有技术的方法仅仅制备密度为60 110g/L的泡沫体。因此，提供具有较宽可能范围的泡沫体密度的聚醚酰亚胺泡沫材料将是有益的。 如果密度范围可以扩大到满足特定要求和/或如果成本可以通过减少树脂的使用得到降 低，例如，采用较低的密度和/或更有效的制造方式，则在商业航空应用、高速铁路应用和/ 或航海应用中的许多其它应用将是切实可行的。提供形成能够制造低密度和/或高密度 PEI泡沫材料的形成聚醚酰亚胺泡沫体的方法也将是有益的。发明简述本发明通过提供聚醚酰亚胺(PEI)泡沫材料和制备该材料的方法解决了与现有 技术有关的问题，与现有技术的PEI泡沫体和/或方法相比，能够使制造的PEI泡沫体具有 大范围的密度。本发明的方法利用一种或多种发泡剂、成核剂和/或CO2，以及控制控制设备 和加工条件，从而制备泡孔尺寸基本上均勻的泡沫体，密度范围为较低密度泡沫体的25 50g/L到较高密度泡沫体的120 260g/L。由于较大的密度范围以及聚醚酰亚胺制品固有 的特性，所得的泡沫材料适合用于范围宽得多的应用。因此，在一个方面，本发明提供密度为25g/L至50g/L的聚醚酰亚胺泡沫体。
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在另一方面，本发明提供密度为120g/L至300g/L的聚醚酰亚胺泡沫材料。在又一方面，本发明提供一种制品，该制品包括密度为25g/L至50g/L的聚醚酰亚 胺泡沫材料。还在另一方面，本发明提供一种制品，该制品包括密度为120g/L至300g/L的聚醚 酰亚胺泡沫材料。附图简述
图1和2显示根据本发明的连续法制得的两种泡沫材料的Log微分凹进 (Differential Intrusion)和孔尺寸的关系。图3和4显示根据现有技术的间歇法制得的两种泡沫材料的Log微分凹进 (Differential Intrusion)和孔尺寸的关系。发明详述在下面的说明和实施例中更具体地描述本发明，这些说明和实施例意指仅仅是示 例说明的，因为其中的许多修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。正如在说明 书和权利要求中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”可以包括复数指代物，除非 上下文另外清楚地规定。同样，正如在说明书和权利要求中所使用的，术语“包含”可以包 括“由...组成”和“基本上由...组成的实施方式。另外，本文公开的所有范围均包括端 值且可独立地组合。本文使用的近似语可用于修饰任何定量的说明，这些定量的说明可以变化，而不 会导致与其相关的基本功能改变。因此，由措词例如“约”和“基本上”修饰的数值在一些 情况下可以不限于指定的准确值。在至少一些情况下，近似语可以对应于用于测量该数值 的仪器的精确度。本发明提供聚醚酰亚胺(PEI)泡沫材料，其可以在制造期间受到控制，从而制备 密度比现有技术的泡沫材料低得多的PEI泡沫材料(例如密度范围为25 50g/L)，以及 受到控制，从而制备密度比现有技术的泡沫材料高得多的PEI泡沫材料(例如密度范围为 120 300g/L)。通过结合所选的发泡剂、设备设计和加工条件，可以制备在这些低密度和 高密度范围内的泡孔尺寸基本上均勻的连续挤出的泡沫体。因此这些泡沫体适合范围宽得 多的应用，并且由于该方法的效率高，可以有助于提供更加成本有效的产品用于不太苛刻 的应用中。目前商业上可获得的PEI泡沫体的密度通常为60 110g/L。因此，在一个方面，本发明使用有机聚合物提供泡沫材料。在一种实施方式中，聚 酰亚胺可以在该泡沫体中充当所述有机聚合物。有用的热塑性聚酰亚胺具有通式(I)
a(I) 其中a大于或等于10，在可替代的实施方式中，大于或等于1000 ；其中V毫无限制 地为四价连接基，只要该连接基不妨碍聚酰亚胺的合成和使用。合适的连接基包括但不限 于(a)具有5 50个碳原子的取代或未取代、饱和、不饱和或芳族单环基团和多环基团， (b)具有1 30个碳原子的取代或未取代、直链或支化、饱和或不饱和的烷基；或其组合。
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N合适的取代基和/或连接基包括但不限于醚、环氧基、酰胺、酯、及其组合。有益的连接基包 括但不限于，式(II)的四价芳族基团，例如
权利要求
聚醚酰亚胺泡沫材料，其密度为25g/L至50g/L。
2.聚醚酰亚胺泡沫材料，其密度为120g/L至300g/L。
3.权利要求1或2的聚醚酰亚胺泡沫材料，其中所述聚醚酰亚胺泡沫材料具有基本上 均勻的泡孔尺寸。
4.前述权利要求任一项的聚醚酰亚胺泡沫材料，其进一步包含1 60%重量的纤维。
5.权利要求4的聚醚酰亚胺泡沫材料，其中所述纤维选自芳纶纤维、碳纤维、玻璃纤 维、矿物纤维、或包含至少一种前述纤维的组合。
6.前述权利要求任一项的聚醚酰亚胺泡沫材料，其中所述泡沫体在沿泡沫的长度方向 具有渐变密度。
7.—种制造制品，其包含前述权利要求任一项的聚醚酰亚胺泡沫材料。
全文摘要
本发明公开了聚醚酰亚胺泡沫材料、包含这些泡沫材料的制品和制备这些泡沫材料和制品的方法。泡沫挤出方法使用选择的发泡剂、设备设计和加工条件来制备具有基本上均匀的泡孔尺寸的连续挤出的泡沫体，为较低密度PEI泡沫体(如25～50g/L)或较高密度PEI泡沫体(如120～300g/L)。由于可得到的较高的密度以及聚醚酰亚胺制品的固有特性，得到的泡沫材料适合非常宽的应用范围。
文档编号C08L79/08GK101945930SQ200880127181
公开日2011年1月12日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月20日
发明者兰达尔·T·迈尔斯, 埃里科·O·托伊奇, 理查德·D·拉索, 迈克尔·K·皮利奥德 申请人:沙伯基础创新塑料知识产权有限公司