一种具有填充功能填料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有填充功能填料的制备方法，所述制备方法利用芳香二酐和芳香二胺进行酯化反应，在有机硅泡沫稳定剂、功能填料、发泡剂、催化剂及硅烷偶联剂的配制下，与多异氰酸酯固化剂发生反应，采用液相法发泡工艺，制备聚酰亚胺复合泡沫材料，本发明专利技术不仅赋予聚酰亚胺泡沫力学性能、阻燃性、隔热、吸声、减震、降噪等功能，且制备工艺简单，制造成本低廉，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种具有填充功能填料的制备方法
本专利技术涉及一种新型轻质复合泡沫材料，具体涉及一种具有填充功能填料的制备方法。
技术介绍
美国DuPont公司1966年申请了聚酰亚胺泡沫专利USP3,249，561，该专利是在聚酰胺酸溶液中加入脱水剂及可产生气体的酸，以产生一氧化碳或二氧化碳作为发泡剂制备泡沫中间体，经固化制得聚酰亚胺泡沫材料，该方法制得的泡沫体泡孔不均匀，性能较差。美国专利USP7,541,388是美国NASA公司早先申请的一步法制备聚酰亚胺泡沫专利。该专利是将芳香二酐溶解于二甲基甲酰胺极性溶剂中，加入甲醇进行酯化反应制备二酸二酯溶液，再与多异氰酸酯反应自由发泡，经微波及电加热固化，制备聚酰亚胺泡沫。该方法制得的聚酰亚胺泡沫机械强度低，性能单一。CN101130632A报导了一种聚酰亚胺泡沫原位填充蜂窝结构复合泡沫材料，该方法是将功能填料均匀分散在前驱体溶液中，蒸出溶剂后制备可发泡前驱体粉末，将可发泡前驱体粉末充填在蜂窝孔洞中发泡，制备聚酰亚胺泡沫原位填充蜂窝结构复合泡沫材料。美国专利USP5011551报道了一种通过填加功能粒子提高阻燃性能的方法，该方法是将开孔聚酰亚胺软泡浸渍在无机粒子悬浮液中，泡孔吸满悬浮液后，烘干泡沫体，使无机粒子残留在泡沫孔隙中，从而提高泡沫阻燃性能，但该方法仅适用于开孔软质泡沫。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种具有填充功能填料的制备方法，所述方法通过填充不同功能填料粒子的前驱体溶液，采用液相法发泡工艺，制备聚酰亚胺复合泡沫材料，不仅赋予聚酰亚胺泡沫力学性能、阻燃性、隔热、吸声、减震、降噪等功能，且制备工艺简单，制造成本低廉，易于工业化生产。本专利技术的技术方案为：一种具有填充功能填料的制备方法，所述制备方法利用芳香二酐和芳香二胺进行酯化反应，在有机硅泡沫稳定剂、功能填料、发泡剂、催化剂及硅烷偶联剂的配制下，与多异氰酸酯固化剂发生反应，具体步骤为：1）将芳香二酐和芳香二胺在溶剂中与脂肪醇进行酯化反应至澄清溶液，并加入有机硅泡沫稳定剂，制得可发泡聚酰亚胺前驱体溶液；2）前驱体溶液与功能填料、发泡剂、催化剂、硅烷偶联剂配制泡沫组合溶液；3）泡沫组合溶液与多异氰酸酯固化剂反应发泡，形成泡沫中间体；4）泡沫中间体加热固化制备聚酰亚胺复合泡沫材料；所述的芳香二酐包括：3,3，,4,4，-二苯醚四羧酸二酐（ODPA）、3,3，,4,4，-二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA）、3,3，,4,4，-联苯四羧酸二酐（BPDA）或1,2,4,5-均苯四羧酸二酐(PMDA)；所述的芳香二胺包括：4，4，二氨基二苯醚、对苯二胺、4,4，二氨基二苯基甲烷或2,6，二氨基吡啶。聚酰亚胺复合泡沫材料化学组成按100质量份芳香二酐进行计算，具体配比为：芳香二酐为100，溶剂为100—250，芳香二胺为5—60，脂肪醇为15—110，泡沫稳定剂为5—25，催化剂为1--5，发泡剂为45—60，硅烷偶联剂为3—6，功能填料为100—300，多异氰酸酯固化剂与泡沫组合溶液反应的质量比为1.0—1.5。所述的脂肪醇包括：甲醇、乙醇或低分子聚乙二醇。所述的溶剂包括：二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃。所述的泡沫稳定剂包括：非水解型水溶性聚醚硅氧烷、聚氧化乙烯非离子表面活性剂、阳离子含氟表面活性剂或聚氧乙烯基醚氟碳表面活性剂。所述的发泡剂包括：水、甲醇、乙二醇乙醚或乙二醇丁醚。所述的催化剂包括：三乙醇胺、三乙烯二胺、双（2-二甲氨基乙基）醚、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。所述的硅烷偶联剂包括：3-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷（KH560）、3-氨丙基三甲氧基硅烷（KH550）或ｒ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）。所述的功能填料包括：氢氧化铝、三氧化二锑、可膨胀石墨、聚磷酸铵、三聚氰胺磷酸酯、中空玻璃微珠、中空陶瓷微珠、膨胀蛭石、玻璃纤维、碳纤维，粉末发泡法制备的聚酰亚胺泡沫粉或微球、多孔矿石粉、片状云母粉、蒙脱土或高岭土。所述的多异氰酸酯固化剂包括：多苯基多亚甲基多异氰酸酯（PAPI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）或甲苯二异氰酸酯（TDI-80/20）。制备工艺为：在备有搅拌器、温度计及回流冷凝器的三口瓶中，投入芳香二酐和溶剂，充分搅拌并缓慢升温，待固体芳香二酐全部溶解时，加入芳香二胺反应至颗粒消失，降温加入脂肪醇进行回流酯化反应至清澈溶液，加入泡沫稳定剂搅拌均匀，制得可发泡聚酰亚胺前驱体溶液。前驱体溶液按一定比例加入功能填料、催化剂、发泡剂、硅烷偶联剂配制泡沫组合溶液。泡沫组合溶液与一定比例的多异氰酸酯快速搅拌均匀。倒入模具中自由发泡制得泡沫中间体，泡沫中间体脱粘后脱模，放入电热鼓风干燥箱中固化，制得聚酰亚胺泡沫体，并测试泡沫性能。本专利技术的有益效果为：采用不同芳香二酐和芳香二胺与脂肪醇酯化反应制备前驱体溶液，将该溶液与填充不同功能的填料配合，协同提高聚酰亚胺复合泡沫材料性能。通过选择不同功能粒子填料的品种和含量，对复合泡沫材料进行配方调整，可赋予复合泡沫材料阻燃、隔热、减震、吸声、降噪功能。本专利技术的最大特点，是将二步法粉末发泡制备的聚酰亚胺泡沫粉，作为功能填料填充于一步法液体发泡复合材料中，制造成本低，克服了粉末发泡难于工业化的瓶颈，便于大批量生产及推广应用，以达到本专利技术的目的。具体实施方式下面结合实施例进一步详细描述本专利技术：实施例1在备有搅拌器、温度计及回流冷凝器的1000ml三口瓶中，投入129克（0.4mol）3,3,,4,4,二苯甲酮四羧酸二酐（BTDA），140克无水甲醇及80克四氢呋喃，于65℃温度下进行回流酯化反应至清澈溶液，冷却至室温。加入79.5克（0.4mol）4,4，二氨基二苯基甲烷（MDA）及0.2克异喹啉催化剂，继续回流反应至均相前驱体溶液，将此溶液于70℃加热抽空干燥，脱除甲醇和四氢呋喃。冷却至室温，研磨成粉制得前驱体粉末。将前驱体粉末放入陶瓷盘中微波或电加热发泡，并加热转化定型，冷却后制得聚酰亚胺泡沫粉或微球。实施例2在备有搅拌器、温度计及回流冷凝器的500ml三口瓶中，投入80克1,2,4,5均苯四羧酸二酐（PMDA）及140克二甲基甲酰胺，充分搅拌缓慢升温到90—100℃，待1,2,4,5均苯四羧酸二酐固体颗粒全部溶解时，加入5克4,4，二氨基二苯醚（4,4，-ODA）升温到120℃反应到清澈溶液。降温到65℃投入12克无水甲醇，进行酯化反应至红棕色透明溶液，降温到60℃以下，加入1.5克异喹啉，25克有机硅泡沫稳定剂搅拌均匀，制得前驱体溶液。称取20克上述前驱体溶液加入2.5克去离子水，0.5克三乙烯二胺，0.2克二月桂酸二丁基锡，0.1克双（二甲氨基乙基）醚催化剂，10克实施例1制备的聚酰亚胺泡沫粉或微球，配制成泡沫组合溶液。泡沫组合溶液与25克多苯基多亚甲基多异氰酸酯快速搅拌均匀，倒入模具中自由发泡，泡沫体脱粘后脱模，放入电热鼓风干燥箱中，220℃固化1小时，制得聚酰亚胺复合泡沫材料。测试泡沫的性能如下：密度0.0125g/㎝3导热系数0.0374w/(m.k)压缩强度46kpa吸水率（v/v）1.6％实施例3在备有搅拌器、温度计及回流冷凝器的500ml三口瓶中，投入70克3,3,,4,4,二苯甲酮四甲酸二酐（B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有填充功能填料的制备方法，其特征是：所述制备方法利用芳香二酐和芳香二胺进行酯化反应，在有机硅泡沫稳定剂、功能填料、发泡剂、催化剂及硅烷偶联剂的配制下，与多异氰酸酯固化剂发生反应，具体步骤为：1）将芳香二酐和芳香二胺在溶剂中与脂肪醇进行酯化反应至澄清溶液，并加入有机硅泡沫稳定剂，制得可发泡聚酰亚胺前驱体溶液；2）前驱体溶液与功能填料、发泡剂、催化剂、硅烷偶联剂配制泡沫组合溶液；3）泡沫组合溶液与多异氰酸酯固化剂反应发泡，形成泡沫中间体；4）泡沫中间体加热固化制备聚酰亚胺复合泡沫材料；所述的芳香二酐包括：3,3

【技术特征摘要】
1.一种具有填充功能填料的制备方法，其特征是：所述制备方法利用芳香二酐和芳香二胺进行酯化反应，在有机硅泡沫稳定剂、功能填料、发泡剂、催化剂及硅烷偶联剂的配制下，与多异氰酸酯固化剂发生反应，具体步骤为：1）将芳香二酐和芳香二胺在溶剂中与脂肪醇进行酯化反应至澄清溶液，并加入有机硅泡沫稳定剂，制得可发泡聚酰亚胺前驱体溶液；2）前驱体溶液与功能填料、发泡剂、催化剂、硅烷偶联剂配制泡沫组合溶液；3）泡沫...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：青岛纵横农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37