一种改性聚酰亚胺泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性聚酰亚胺泡沫及其制备方法，由芳香二酐和／或芳香酸酯、具有活性端基的硅氧烷、低分子醇、催化剂及表面活性剂按比例混合在极性溶剂中反应形成泡沫前体溶液，泡沫前体溶液与异氰酸酯反应形成泡沫中间体溶液，泡沫中间体溶液在模具内自由发泡成改性泡沫中间体，再经微波辐射或／和烘箱加热固化后得到改性固体聚酰亚胺泡沫。本发明专利技术制备过程路线短，工艺简单，泡沫前体溶液贮存稳定性好、适应浇注、喷涂、挤出等加工工艺，不会出现裂泡、并泡、塌陷及材料酰亚胺化不彻底的缺陷，聚酰亚胺泡沫孔径均匀、稳定性高、刚性低、柔顺性好具有良好加工性，制备成本低便于推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及到一种改性聚酰亚胺泡沫及其制备 方法。
技术介绍
众所周之，聚酰亚胺具有耐高低温、耐辐照、力学强度高等诸多优点，但 随着社会和科技的发展，对聚酰亚胺的需求量越来越多，对其性能要求越来越 高，其不足之处如分子刚性强、不溶不熔、加工成型难、成本高等也日益凸显。 反应在聚酰亚胺泡沫上的表现为尽管泡沫在整体上表现出很好的柔顺性，但 由于分子刚性强，泡沫在加工过程中和反复压弹下会出现粉碎、破裂和掉渣现 象，给生产施工带来麻烦。因此，有必要对其做改性研究，现在改性手段一般 是通过组成、结构改造，共聚、共混等方法改性，可以合成出大量新型聚酰亚 胺高分子材料。分子结构改造主要是通过引入柔顺性结构单元或亲溶剂基团， 以及引入杂环、氟、硅等特性原子以增加主链的柔顺性。如中国专利CN101113209A就公开了一种聚硅氧烷酰亚胺泡沫及其制备方法，主要是利用 含硅封端剂对聚酰胺酸进行封端，之后加入聚硅氧垸前驱体，原位聚合将聚硅 氧烷引入到聚酰亚胺分子链中，并制备出聚酰亚胺前驱体粉末，然后进行发泡 固化，得到聚硅氧垸酰亚胺泡沫。这种方法虽然能得到改性的聚酰亚胺泡沫， 但该方法工艺路线较长，制备成本较高，不利于工业化生产，所以其推广应用 受到限制。如何在现有聚酰亚胺泡沫制备方法上进行改性研究，提供一种稳定 性高、刚性低、柔顺性好具有良好加工性，工艺简单、制备成本低便于推广应 用的改性聚酰亚胺泡沫及其制备方法则是当前本
中急需解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种稳定性高、刚性低、柔顺性好具有良好加工性， 工艺简单、制备成本低便于推广应用的改性聚酰亚胺泡沫及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案 一种改性聚酰亚胺泡沫及 其制备方法，其特点是由芳香二酐和/或芳香酸酯、具有活性端基的硅氧垸、 低分子醇、催化剂、表面活性剂按比例混合在极性溶剂中反应形成泡沫前体溶 液，泡沫前体溶液与异氰酸酯反应形成泡沫中间体溶液，泡沫中间体溶液在模 具内自由发泡成为泡沫中间体，再经过微波辐射或/和烘箱加热固化后得到固 体聚酰亚胺泡沫；其中泡沫前体溶液中各组分含量为芳香二酐和/或芳香酸酯 IOO份；极性溶剂 100 — 300份;活性端基硅氧烷 0.5—30份；低分子醇 0.5—25份；催化剂 0.02-10份；表面活性剂 2 — 30份；泡沫前体溶液与异氰酸酯反应的质量比例为1: 0.5-1.5,各组分用量单位 以质量份计；将芳香二酐和/或芳香酸酯投放于极性溶剂中充分搅拌，待固体全部溶 解，溶液澄清后，加入低分子醇及端羟基硅氧烷或端氨基硅氧烷，待溶液温度降至5(TC以下，再加入表面活性剂、水、胺类和有机锡类催化剂，将上述溶液 搅拌至恒温，可得到泡沫前体溶液；将泡沫前体溶液按比例与异氰酸酯快速搅袢均匀，生成泡沫中间体溶液，待溶液开始发白后倒入预先准备好的模具内，进行时间为3—300秒的自由发泡，成为泡沫中间体，当泡沫中间体脱粘后从 模具取出，放入微波设备中定型，然后将泡沫放入充氮烘箱中熟化，得到改性固体聚酰亚胺泡沫。上述所述芳香二酐和/或芳香酸酯包括3,3',4,4'-二苯醚四酸二酐 (OPDA)、3,3',4,4，-二苯酮四酸二酐(BTDA)、3，3，,4,4，-联苯四酸二酐(BPDA)、 1，2,4,5-均苯四甲酸酐(PMDA)、 3,3',4,4'-二苯砜四酸二酐(DSDA)以及上述 酸酐与醇反应形成的二酸二酯。上述所述具有活性端基的硅氧烷包括端氨基硅氧垸、端羟基硅氧垸和 其它具有活性基团的有机硅。上述所述低分子醇包括甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、低分子聚乙二醇。 上述所述催化剂包括三乙醇胺、三乙稀二胺、三亚乙基二胺、双(2-二甲氨基乙基)醚、Dabco33-LV、 DabcoCS卯、Polycat33、 Polycat41;辛酸亚锡、 二月桂酸二丁基锡、硫醇二辛基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二 丁基锡；表面活性剂包括DC193、 AK-168系列有机硅；极性溶剂包括二甲基 甲酰胺(DMF), 二甲基乙酰胺(DMAC)和N-甲基吡咯烷酮。上述所述异氰酸酯包括多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、甲苯二异氰 酸酯(TDI-80/20)、二苯基甲垸二异氰酸酯(MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、 苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)。本专利技术的主要原理是利用主反应原料芳香二酐和/或芳香酸酯与活性端基 硅氧烷、异氰酸酯在较短时间内反应获得中间产物，中间产物受热放出主发泡 剂C02后形成酰亚胺结构，得到最终制品。原料还要加入表面活性剂用以稳定 泡沫，加入水、胺、有机锡等催化剂加速发泡反应。反应原料中加入的活性端 基硅氧烷改性剂直接与酸酐或异氰酸酯反应，将硅氧烷的柔性链段引入到了聚 酰亚胺分子主链上，提高了分子链的柔顺性，从而得到的泡沫稳定性强、刚性 低、柔顺性高、加工性能大幅度提高。本专利技术配方中也可以加入包括碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、碳化硅、玻璃纤维、碳纤维等补强剂，以便提高本专利技术制品的抗压缩性能和力学强度。本发 明配方中也可以加入包括氢氯氟烃类如1,卜二氯-1-氟代乙垸、氯氟烃类如三 氯一氟甲烷和垸烃类如戊烷在内的发泡剂，以便降低泡沫的密度。由于采用了上述制备改性聚酰亚胺泡沫的工艺方法，使得本专利技术的制备 过程路线短，工艺简单，泡沫前体溶液的贮存稳定性好、适应浇注、喷涂、挤 出等加工工艺，不会出现裂泡、并泡、塌陷及材料酰亚胺化不彻底的缺陷，改 性聚酰亚胺泡沫孔径均匀、稳定性高、刚性低、柔顺性好具有良好加工性，制 备成本低便于推广应用，达到了专利技术的目的。 具体实施例方式下面结合具体实施例进一步详细描述本专利技术 实施实例1将50.8克1,2,4,5-均苯四甲酸酐投放于80克二甲基甲酰胺中充分搅拌，待 1,2,4,5-均苯四甲酸酐固体全部溶解，溶液变得澄清后，加入6克无水甲醇，3 克聚乙二醇-600， 4克端氨基硅氧垸。待溶液温度自然降至50'C以下，再加入 5克去离子水、11克表面活性剂AK-168、 0.8克三乙烯二胺、0.3克二月桂酸 二丁基锡，将上述溶液搅拌至恒温，可得到粉红色粘稠改性泡沫前体溶液。量取25克改性泡沫前体溶液，与20克多苯基多亚甲基多异氰酸酯快速搅 拌均匀，待溶液开始发白后倒入预先准备好的模具，自由发泡10-20秒，泡沫 脱粘后放入微波设备中定型30-45分钟，得到改性泡沫中间体，然后将改性泡 沫中间体放入充氮烘箱中熟化，2小时内陆续升温至30(TC，停留1小时后脱 模，得到改性固体聚酰亚胺泡沫。经测试实施例1制备的聚酰亚胺泡沫的基本性能如下 密 度 0.018 g/cm3平均孑L径 0.4 mm极限氧指数 37% 压縮永久变形 6%平均吸声系数(125-4000Hz) 0.44实施实例2将50.8克1,2,4,5-均苯四甲酸酐投放于80克二甲基甲酰胺中充分搅拌，待 1,2,4,5-均苯四甲酸酐固体全部溶解，溶液变得澄清后，加入6克无水甲醇，3 克聚乙二醇-600， 3克端羟基硅氧烷。待溶液温度自然降至5(TC以下，再加入 5克去离子水、11克表面活性剂DC193、 0.8克三乙烯二胺、0.3克二月桂酸二 丁基锡。将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚酰亚胺泡沫及其制备方法，其特点是：由芳香二酐和／或芳香酸酯、具有活性端基的硅氧烷、低分子醇、催化剂、发泡剂及表面活性剂按比例混合在极性溶剂中反应形成泡沫前体溶液，泡沫前体溶液与异氰酸酯反应形成泡沫中间体溶液，泡沫中间体溶液在模具内自由发泡成为改性泡沫中间体，再经过微波辐射或／和烘箱加热固化后得到固体聚酰亚胺泡沫；其中泡沫前体溶液中各组分含量为：　芳香二酐和／或芳香酸酯　１００份；　溶剂　１００－３００份；　活性端基硅氧烷　０．５－３０份；　 　低分子醇　０．５－２５份；　催化剂　０．０２－１０份；　表面活性剂　２－３０份；　泡沫前体溶液与异氰酸酯反应的质量比例为１∶０．５－１．５，各组分用量单位以重量份计；　将芳香二酐和／或芳香酸酯投放于极性溶剂 中充分搅拌，待固体全部溶解，溶液澄清后，加入低分子醇及端羟基硅氧烷或端氨基硅氧烷，待溶液温度降至５０℃以下，再加入去离子水、稳定剂、胺类和有机锡类催化剂、发泡剂，将上述溶液搅拌至恒温，可得到泡沫前体溶液；将泡沫前体溶液按比例与异氰酸酯快速搅拌均匀，生成泡沫中间体溶液，待溶液开始发白后倒入预先准备好的模具内，进行时间为３－３００秒的自由发泡，成为泡沫中间体，当泡沫中间体脱粘后从模具取出，放入微波设备中定型，然后将泡沫放入充氮烘箱中熟化，得到改性固体聚酰亚胺泡沫。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王连才，曾心苗，鲍矛，周成飞，张艳霞，
申请(专利权)人：北京市射线应用研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]