一种低气味阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术使用了反应型阻燃剂，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。本发明专利技术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。

Low odor and flame retardant polyimide foam material and preparation method thereof

The invention provides a polyimide foam material, which comprises 15~60 parts: two aromatic aromatic anhydride, 10~60 weight isocyanate, 10~30 weight solvent, 1~5 weight fraction of low molecular alcohol, 2~8 weight foaming agent, 5~12 weight foam stabilizer, 0.1 to 5 weight fraction catalyst, 1~7 weight reacting flame retardant and 0.03 to 0.03 weight. Deodorant in portions. The invention uses reactive flame retardants, hydroxyl groups, amino groups and other functional groups to react with isocyanate groups, introducing P, N and other elements into polymer molecular chains, avoiding the migration and volatilization of flame retardant elements when foam materials are used or stored for a long time, having good compatibility with the matrix, greatly improving the flame retardant efficiency and reducing odor when reducing the dosage of flame retardants. The foam material prepared by the invention has the characteristics of low density, low odor, heat resistance, excellent mechanical properties and excellent flame retardancy.

【技术实现步骤摘要】
一种低气味阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于阻燃聚酰亚胺泡沫材料
，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。
技术介绍
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80和82，然而氧指数也仅提高到30左右，阻燃效率低。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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，原料包括：

【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，原料包括：2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，聂赫然，郑逸良，顾铭茜，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，常州天晟新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22