本发明涉及一种聚酰亚胺泡沫及其制备方法，属于高分子材料。
背景技术：
1、硬质聚合物泡沫材料是一类广泛使用的材料，现有的获得广泛使用的聚合物泡沫材料主要有pvc、pet等，其已经在风电叶片、航空夹芯材料领域获得应用，侧链型聚酰亚胺pmi泡沫也已经在武器装备、医疗、运动等行业获得应用推广，然而随着装备的进一步升级换代，对材料耐温要求越来越高，部分装备要求材料的能够耐200℃以上，传统的几类硬质泡沫材料也面临难以达到更高使用的要求的情况。
2、主链型聚酰亚胺泡沫材料是耐温性能较好的材料，其耐温可达到200℃及以上，部分种类耐温可达到250℃以上。常见制备硬质聚酰亚胺泡沫材料的方法有多种，常见的方法是利用芳香二酐及芳香二胺为主要原料制备泡沫材料。然而，目前该体系制备的主链型聚酰亚胺泡沫材料的压缩强度较相同密度的pmi泡沫材料低，这使得在要求相同压缩强度时，主链型聚酰亚胺的密度较pmi泡沫的密度高80％-100％，因此限制了这类材料在航空航天等对减重要求比较高的领域的应用。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种耐高温聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，解决了传统主链型聚酰亚胺泡沫材料无法兼顾高压缩强度和低密度的技术问题，本发明泡沫材料能同时提供高的压缩强度、高模量及低密度。
2、为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
3、本发明公开了一种耐高温聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括利用芳香族二酐和二胺，制备可发泡前驱体粉末；采用两台单螺杆挤出机进行双层挤出并发泡成型，其中，一台挤出机将可发泡前驱体粉末挤出发泡成型，另一台挤出机挤出纤维增强热塑性树脂，两者在共挤模头处完成复合，经定型模具定型，得表面包覆纤维增强树脂层的聚酰亚胺发泡复合材料；切割，收集等长的聚酰亚胺发泡条或发泡颗粒，填充至模具中，加热芯部及外部温度一致，再进行热压，得到高性能聚酰亚胺泡沫复合材料。
4、本发明一种耐高温聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，具体包括如下步骤：
5、(1)利用芳香族二酐和二胺，制备可发泡前驱体粉末；
6、(2)利用可发泡前驱体粉末，采用双层共挤和挤出发泡的方法，制备表面包覆纤维增强树脂层的聚酰亚胺发泡条；
7、所述双层共挤和挤出发泡的方法为：
8、使用一台单螺杆挤出设备，对可发泡前驱体粉末或包含可发泡前驱体粉末的粉末混合物进行挤出发泡成型，得到发泡条型材，同时，采用另一台单螺杆挤出设备挤出纤维增强热塑性树脂，使发泡条型材和纤维增强热塑性树脂在共挤模头处复合，经定型模具定型后，得表面包覆纤维增强树脂层的聚酰亚胺发泡条。
9、(3)将步骤(2)所得发泡条切割后填充入热压成型模具，进行热压成型固化，得到耐高温聚酰亚胺泡沫材料。
10、进一步的，步骤(1)的方法包括：
11、(1.1)在极性溶剂中加入芳香族二酐，然后加入封端剂和脂肪醇，完全反应后，加入二胺，在50～70℃温度下反应0.5～3h得到溶液a；脂肪醇的物质的量为芳香族二酐的物质的量的2～6倍；芳香族二酐和封端剂中的酸酐基团与二胺中胺基的物质的量比为1：1.1～1；
12、(1.2)将溶液a中的溶剂除去，并对所固体进行粉碎处理，得到可发泡前驱体粉末。
13、进一步的，步骤(1)中所述芳香族二酐包括2,3,3',4'-二苯醚四酸二酐、2,3,3',4'-二苯甲酮四酸二酐、双酚a型二苯醚二酐或2,3,3',4'-联苯四酸二酐中的一种或几种的组合；
14、所述二胺包括1,4-对苯二胺、1,3-间苯二胺、4,4-'二胺基二苯醚、3,4'-二胺基二苯醚、4,4'-双(3-氨基苯氧基)苯甲酮、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯基砜、1,3-双(4'-氨基苯氧基)苯或2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷中的一种或几种的组合。
15、进一步的，步骤(1)中所述极性溶剂为四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种的组合；
16、所述脂肪醇包括甲醇或乙醇；
17、所述封端剂为5-降冰片烯-2，3-二酸酐或5-降冰片烯-2，3-二酸酐与4-苯乙炔苯酐的混合物。
18、进一步的，步骤(2)中，所述粉末混合物为步骤(1)所制备的制备可发泡前驱体粉末与热塑性聚酰亚胺粉末的混合物，可发泡前驱体粉末与热塑性聚酰亚胺粉末的质量比为50：50～99：1。
19、进一步的，步骤(2)中，所述纤维增强热塑性树脂为可熔融树脂与增强纤维的复合物；
20、所述可熔融树脂包括聚苯硫醚pps、聚醚醚酮peek或热塑性聚酰亚胺树脂tpi中的一种或几种的组合；
21、所述增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维或石英纤维中的一种或几种的组合。
22、进一步的，步骤(2)中，挤出发泡成型的温度为260～340℃；纤维增强热塑性树脂挤出温度为270～420℃。
23、进一步的，步骤(2)中使发泡条型材和纤维增强热塑性树脂在共挤模头处复合时，挤出速度为0.1～5m/min；聚酰亚胺发泡条表面的纤维增强树脂层的厚度为0.01～0.5mm；聚酰亚胺发泡条的直径为0.1～5mm。
24、进一步的，步骤(3)中，将表面包覆纤维增强树脂层的发泡条切割成颗粒状或长条状，填充入热压成型模具，进行热压成型固化；
25、热压成型固化的温度为280℃～420℃。
26、一种耐高温聚酰亚胺泡沫材料，采用上述一种耐高温聚酰亚胺泡沫材料的制备方法得到，所述耐高温聚酰亚胺泡沫材料的密度≥100kg·m-3，压缩强度大于2mpa。
27、本发明的方法使用多层共挤技术出发泡成型的方式进行加工，大幅提高了聚酰亚胺泡沫制备的可操性，简化后续成型工艺。所制备的聚酰亚胺泡沫材料抗压强度高，易于规模化生产，能同时提供高的压缩强度、高模量及低密度。
28、本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
29、(1)本发明创造性的提出一种发泡条表面覆盖纤维增强粘性/可熔融树脂的复合材料，发泡条表层密度大于等于1200kg/m3、芯层密度50～600kg/m3，具备表面层致密，芯部低密度的特征，能同时提供高的压缩强度、高模量及低密度。
30、(2)本发明利用切割的发泡条或发泡条颗粒，可以实现不同类型发泡材料的制备。使用颗粒热压，可实现异型件的一步成型，如管状，锥状，方框状复合泡沫成型；利用长条状发泡条热压，可实现沿发泡条牵伸方向高强度泡沫的制备。
31、(3)本发明所采用的方法，在挤出发泡时，可得到未完全发泡及未完全交联固化的树脂颗粒，在包覆纤维增强热塑性树脂后热压，可进一步发泡及实现树脂颗粒/纤维条的发泡及完全交联固化。
32、(4)本发明采用双层共挤及挤出发泡的形式，挤出发泡的方式同时实现发泡材料的挤出及表面纤维增强树脂层的包覆，工艺简单，有利于实现连续、自动化生产。
33、(5)本发明提供了挤出发泡成型温度为260～340℃，纤维增强树脂挤出温度为270～420℃；挤出速度为0.1～5m/min，以使发泡条表面涂敷一层纤维增强树脂，表面涂覆树脂的厚度0.01～0.5mm，发泡条的直径优选为0.1～5mm，能够保证树脂层包覆的均匀性，最大限度的提升材料的力学系能。
34、(6)本发明通过在发泡条表面覆盖粘性/可熔融树脂纤维复合材料后热压制备聚酰亚胺泡沫，所制备的泡沫材料具有突出的力学性能，较目前常规制备方法制备出的相同密度的泡沫材料比传统的主链型聚酰亚胺泡沫材料压缩强度提高50％以上，接近目前市场上pmi泡沫材料的抗压强度，提高该类泡沫的高压缩强度下适应能力。
35、(7)本发明泡沫材料的使用温度可高于200℃，拓宽了泡沫材料的应用温度范围，能够满足相应装备对夹芯泡沫材料的使用温度的要求，能够替代pmi等泡沫材料应用于高温场景中。