一种无卤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无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，采用电脑控制的封闭式注射机精确控制各原料的流量，使原料在密闭的混合腔高速混合后直接注入上敞口的固定尺寸模具车中发泡,然后通过导轨驶入大型微波烘箱和加热烘箱中进一步加热固化,最终得到可连续制备的无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料。本发明专利技术只添加液体无卤阻燃剂，采用液体发泡一步法制备聚酰亚胺泡沫材料，混合及制备工艺简便，避免了粉末或片状等固态阻燃剂分散不均匀、对液体原料的增稠效应和对输送管道的堵塞或管壁残留等问题，同时也避免了含卤阻燃剂产生有毒的腐蚀性气体等问题。所制得的泡沫材料具有泡孔尺寸分布均匀、耐热性能、力学性能和阻燃抑烟性能优异等特点。

Halogen free flame retardant polyimide foam material and preparation method thereof

The invention provides a halogen-free flame retardant polyimide foam material and a preparation method thereof. The computer controlled closed injection machine controls the flow rate of each raw material accurately, so that the raw material is directly injected into the open size fixed mold car after the high-speed mixing of the closed mixing chamber, and then is blown into a large microwave oven by the guide way. A halogen-free flame retardant polyimide foam material was prepared by further heating and curing in the oven. The invention only adds liquid halogen free flame retardants, and adopts a liquid foaming one-step process to prepare polyimide foam materials. The mixing and preparation process is simple, avoiding the uneven dispersion of solid state flame retardants such as powder or flake, thickening effect on liquid raw materials, blockage of conveying pipes or residual wall, and so on. Halogen flame retardants produce toxic corrosive gases and other problems. The prepared foams have the characteristics of uniform pore size distribution, heat resistance, mechanical properties and excellent flame retardancy and smoke suppression properties.

【技术实现步骤摘要】
一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法
本专利技术涉及新材料
，尤其涉及一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
技术介绍
聚酰亚胺泡沫材料专利技术于20世纪60年代，伴随着导弹、火箭、液化天然气管道、航天飞机及低温燃料储箱等高
对吸声、绝热保温等轻质复合材料的出现和增长而发展。近几年来，发达国家已经进行聚酰亚胺泡沫材料的“低成本技术”研究，而国内对于聚酰亚胺泡沫材料的研究还相对集中在科研院所和高校，能连续化生产高性能聚酰亚胺泡沫的企业较少。由于轻量化减重等要求，航空航天、轨道交通、新能源等领域对高性能低密度的高分子材料需求越来越多。聚酰亚胺泡沫材料不仅具有密度低、重量轻、柔性好等特点，还具有聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫等无可比拟的的耐热性。为了提高聚酰亚胺泡沫材料的阻燃性能，美国专利US6956066和US7541388在聚酰亚胺泡沫的制备过程中添加了液体含卤阻燃剂，在所述体系中阻燃剂能够混合分散较为均匀，但燃烧时会产生有毒气体和腐蚀性气体二次危害的问题。中国专利CN201610909702.0和CN201610590066.X采用固体阻燃剂通过粉末发泡二步法制备聚酰亚胺泡沫材料，相比液体一步法需要除去溶剂，且粉末发泡二步法对设备要求较高，不易制备大体积的泡沫。此外，中国专利CN201410120903.3和CN201710604344.7采用固体阻燃剂通过液体发泡一步法制备聚酰亚胺泡沫材料；中国专利CN201510016584.6和CN201610206289.1采用固体和液体复合阻燃剂通过液体发泡一步法制备聚酰亚胺泡沫材料。虽然在一定程度上能够提高聚酰亚胺泡沫的阻燃性能，但采用粉末或片状等固体阻燃剂会产生在泡沫中分散不均匀、对液体原料有增稠效应和对输送管道的堵塞或管壁残留等问题。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的使用固体阻燃剂会产生在泡沫中分散不均匀、对液体原料有增稠效应和对输送管道的堵塞或管壁残留等问题，同时为了克服使用含卤阻燃剂燃烧时会产生有毒气体和腐蚀性气体二次危害的问题。本专利技术提供了一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。本专利技术通过以下技术方案实现上述目的：一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料，包括以下组分：在此基础上，所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、芳酯族异氰酸酯中的一种或几种。所述芳香族二酐为3,3’4,4’-二苯酮四甲酸二酐、4’4-二苯醚二酐、均苯四甲酸二酐、3,3’4,4’-联苯二酐、3,3’4,4’-二苯硫醚四甲酸二酐、3,3’4,4’-三苯双醚四甲酸二酐、2,3,3’,4’-二苯醚四甲酸二酐中的一种或几种。所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、二甲基亚砜、N’N二甲基甲酰胺、N’N二甲基乙酰胺中的一种或几种。所述发泡剂为丙酮、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇、乙二醇单丁醚、正戊烷、乙二醇-600中的一种或几种。所述阻燃剂为液体无卤阻燃剂中的一种或几种。所述匀泡剂为聚醚改性硅氧烷、聚醚改性硅油、硅酮类、硅酮乙二醇共聚物、有机硅聚醚共聚物表面活性剂、水溶性硅油的一种或几种。所述催化剂为金属催化剂、胺类催化剂中的一种或几种。在此基础上，所述异氰酸酯为多聚芳香族异氰酸酯、甲基二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。在此基础上，所述液体无卤阻燃剂为磷酸二苯酯类、亚磷酸二苯酯类、磷酸三酯类、亚磷酸三酯类、四苯基双磷酸酯类、磷酸酯齐聚物类、含硅磷酸酯类中的一种或几种。在此基础上，一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将异氰酸酯倒入A料罐中；步骤二：将芳香族二酐溶解到溶剂中；步骤三：将发泡剂和阻燃剂加入步骤二制得的溶液中，搅拌均匀后倒入B罐中；步骤四：将匀泡剂和催化剂搅拌均匀后倒入C罐中；步骤五：将A、B、C罐分别进行搅拌，然后经过抽真空和通氮气去除原料中的空气；步骤六：由电脑控制A、B、C料罐的流量，通过密闭混合腔高速混合完成后注射到模具车中发泡，然后进行微波处理或热处理，即可制备出所述的聚酰亚胺泡沫材料。在此基础上，所述步骤二具体为将配方量的二酐加入到温度为92～128℃的配方量的溶剂中，搅拌使二酐溶解，然后将溶液冷却至20～65℃。在此基础上，所述步骤五中A料罐搅拌转速为5～2800rpm，B料罐搅拌转速为5～2800rpm，C料罐搅拌转速为5～4200rpm。在此基础上，所述步骤六中混合腔高速混合处理的转速为1200～4400rpm。在此基础上，所述步骤六中进行微波处理的功率为0.12～0.48kW泡沫，进行烘箱加热处理的温度为155～248℃。在此基础上，所述步骤六中原料在混合腔混合时间为3～30s，发泡后当泡沫表面变硬时，对其进行微波处理或进行烘箱热处理，冷却后拆卸模具车即可得到所述聚酰亚胺泡沫材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术只添加液体无卤阻燃剂，有效解决了添加固体阻燃剂会遇到的问题，混合及制备工艺较为简便，液体无卤阻燃剂能够在泡沫中分散均匀，对原料没有增稠效应，能有效降低原料输送泵所需的压力，减少对设备特别齿轮的磨损，不会堵塞输送管道或在管壁残留，物料计量较为准确，有利于管道输送和设备的生产与维护，同时也避免了使用含卤阻燃剂燃烧时会产生有毒气体和腐蚀性气体二次危害的问题。此外，通过轨道运行的模具车能够返回注射机喷口下方，多个模具车一起运行时能够进行连续化生产，采用电脑控制密闭注射工艺，泡沫孔径比手动或普通机械搅拌小，适合工业化生产。采用液体发泡一步法制备聚酰亚胺泡沫材料，制备工艺简单，所制得的泡沫材料具有泡孔尺寸分布均匀、耐热性能、力学性能和阻燃抑烟性能优异等特点，能够满足舰艇航空减重、隔音隔热、高低温保温、绝缘防火以及通风蒸汽管道等领域用聚酰亚胺泡沫材料的要求。具体实施方式以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料，包括以下组分：作为本专利技术的优选优选实施方式，异氰酸酯为芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、芳酯族异氰酸酯中的一种或几种。芳香族二酐为3,3’4,4’-二苯酮四甲酸二酐、4’4-二苯醚二酐、均苯四甲酸二酐、3,3’4,4’-联苯二酐、3,3’4,4’-二苯硫醚四甲酸二酐、3,3’4,4’-三苯双醚四甲酸二酐、2,3,3’,4’-二苯醚四甲酸二酐中的一种或几种。溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、二甲基亚砜、N’N二甲基甲酰胺、N’N二甲基乙酰胺中的一种或几种。发泡剂为丙酮、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇、乙二醇单丁醚、正戊烷、乙二醇-600中的一种或几种。阻燃剂为液体无卤阻燃剂中的一种或几种。所述匀泡剂为聚醚改性硅氧烷、聚醚改性硅油、硅酮类、硅酮乙二醇共聚物、有机硅聚醚共聚物表面活性剂、水溶性硅油的一种或几种。例如空气化工产品有限公司的DC198、DC5000、DC5143、DC6154等；赢创工业集团的B8433、B8487、B8513等；道康宁有限公司的DC5598等；Momentive公司的L-620、L-6900等。所述催化剂为金属催化剂、胺类催化剂中的一种或几种。例如，胺类催化剂有5、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、芳酯族异氰酸酯中的一种或几种；所述芳香族二酐为3,3’4,4’-二苯酮四甲酸二酐、4’4-二苯醚二酐、均苯四甲酸二酐、3,3’4,4’-联苯二酐、3,3’4,4’-二苯硫醚四甲酸二酐、3,3’4,4’-三苯双醚四甲酸二酐、2,3,3’,4’-二苯醚四甲酸二酐中的一种或几种；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、乙醇、二甲基亚砜、N’N二甲基甲酰胺、N’N二甲基乙酰胺中的一种或几种；所述发泡剂为丙酮、四氢呋喃、水、甲醇、乙醇、乙二醇单丁醚、正戊烷、乙二醇-600中的一种或几种；所述阻燃剂为液体无卤阻燃剂中的一种或几种；所述匀泡剂为聚醚改性硅氧烷、聚醚改性硅油、硅酮类、硅酮乙二醇共聚物、有机硅聚醚共聚物表面活性剂、水溶性硅油的一种或几种；所述催化剂为金属催化剂、胺类催化剂中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：所述异氰酸酯为多聚芳香族异氰酸酯、甲基二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：所述液体无卤阻燃剂为磷酸二苯酯类、亚磷酸二苯酯类、磷酸三酯类、亚磷酸三酯类、四苯基双磷酸酯类、磷酸酯齐聚物类、含硅磷酸酯类中的一种或几种。5.一种制备如权利要求1所述的无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑逸良，曾辉，
申请(专利权)人：常州天晟新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32