一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：（1）锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土（2）硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维（3）制备聚酰亚胺复合泡沫材料；

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料
更具体地，涉及一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]噪声是当今世界三大污染源之一，目前噪声的主要防治方法是采用吸声材料进行吸声降噪处理。根据吸声机理的不同，吸声材料主要分为共振结构吸声材料、纤维类吸声材料、多孔性吸声材料以及其他结构吸声材料。不同吸声材料具有不同的性能和应用条件：共振结构吸声材料吸声系数高，但加工性能较差；纤维类吸声材料吸声降噪性能好，但其物理性能较差；多孔性吸声材料具有较好的降噪功能，但是强度和刚度低的缺陷限制了其应用范围。
[0003]声波属于机械波，其传播本质是能量在不同介质中的传递。传播过程中产生的耗损其实是能量的耗散和转换。高分子泡沫材料在吸声降噪方面的特点：(1)当声波通过泡孔中的裂缝和微孔形成的连通路径时，会产生摩擦和黏滞作用而被消耗；(2)不论是开孔还是闭孔泡沫材料，声波都会在材料界面和孔腔内壁发生多次反射和衍射，声能随着机械能转化为热能而损耗；(3)根据分子驰豫吸收损耗理论，由于介质中质点振动和声波传播周期并非同步进行，两者相位相差了数个周期，从而导致声能损耗。泡沫材料的吸声机理不仅存在黏弹性阻尼吸声、共振吸声、界面损耗，还包括波形转换等吸声机理。因此，泡沫材料是一种理想的多孔吸声降噪材料。
[0004]聚酰亚胺(PI)泡沫兼具树脂和多孔材料的性能优点，具有质轻、耐辐射、吸声降噪、耐高低温、阻燃、耐火焰穿透和隔热保温等特点，可作为轨道交通、武器装备、航空航天等领域的隔热、吸声、减振、绝缘材料。
[0005]任晓荷等基于异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫材料，研究了泡沫密度对材料吸声性能的影响。泡沫密度的改变对泡孔尺寸的影响较大，即影响泡孔的大小、紧密程度、开孔闭孔程度。结果表明，在315~500 Hz频率范围内，吸声系数最小为0.16。在低频范围内适当提升泡沫的密度，可以提高泡沫材料的吸声性能。
[0006]CN104059213B公开了一种使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材料，及其制备方法。更具体地，本专利技术公开了车用吸音材料，通过添加碳纳米管作为一部分阻燃填料的取代物，增加开孔的比率并均匀保持泡沫的孔结构，从而具有优异的吸音和隔音性能并保持优异的阻燃性，并且本专利技术也公开了车用吸音材料的制备方法。
[0007]CN107540839A公开了一种轻质吸声隔热聚酰亚胺泡沫及其制备方法，由芳香二酐、低分子醇、表面活性剂、助剂按比例混合在极性溶剂中反应形成泡沫前驱体溶液，前驱体溶液与异氰酸酯在模具内反应，半自由发泡形成泡沫中间体，经过微波辐射处理，再用老化箱加热固化后得到固体聚酰亚胺泡沫。本专利技术的制备过程路线短，工艺简单，泡沫前驱体溶液粘度低、稳定性好，适应浇注、挤出等过程工艺，发泡过程简单易控，泡沫产品不会出现裂泡、塌陷、不匀及材料酰亚胺化不彻底等缺陷，获得的固体聚酰亚胺泡沫性能稳定，强度
高，密度轻、阻燃，具有良好的吸声、隔热性能，可广泛应用于航空航天、舰船、汽车行业、冷库冷冻以及其他特殊应用等领域。
[0008]CN111635551B公开了一种一步法制备聚酰亚胺开孔泡沫的方法及产品，制备方法包括以下步骤：步骤一：按比例将相应质量的有机酸助剂溶于二酸二酯的极性溶剂溶液中，搅拌均匀得到发泡料浆A；步骤二：将催化剂、泡沫稳定剂和发泡剂按比例混合均匀，得到发泡料浆B；步骤三：称量相应质量的多异氰酸酯为发泡料浆C；并将发泡料浆C保持与发泡料浆A和发泡料浆B相同的温度；步骤四：将发泡料浆A、发泡料浆B和发泡料浆C混合，得到聚酰亚胺泡沫中间体；步骤五：将聚酰亚胺泡沫中间体脱模，并置于鼓风干燥箱中，然后将鼓风干燥箱升温至170～200℃，得到聚酰亚胺开孔泡沫。本专利技术具有能够有效提高吸声性能、简化生产工艺流程以及降低生产成本的特点。
[0009]综上所述，聚酰亚胺泡沫可以具有吸声性能，但是现有技术中的聚酰亚胺泡沫存在吸声能力差，或者力学强度低等问题，因而急需开发一种聚酰亚胺泡沫具有高强度的同时，其还具有优异的吸声能力。

技术实现思路

[0010]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中存在的缺陷和不足，提供一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：（1）锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土（2）硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维（3）制备聚酰亚胺复合泡沫材料；
①
将聚酰胺酸、步骤（1）制备的锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土和步骤（2）制备的硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维加入水中，再加入三乙胺搅拌、超声分散均匀，得到水分散液；
②
将步骤
①
制备的水分散液倒入模具中，真空冷冻干燥，热亚胺化，得到复合泡沫材料。本专利技术制备的聚酰亚胺泡沫材料具有优异的力学性能和吸声性能，具有良好的应用前景。
[0011]本专利技术的目的是提供一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法。
[0012]本专利技术另一目的是提供一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料。
[0013]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土（2）硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维（3）制备聚酰亚胺复合泡沫材料
①
将聚酰胺酸、步骤（1）制备的锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土和步骤（2）制备的硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维加入水中，再加入三乙胺搅拌、超声分散均匀，得到水分散液；
②
将步骤
①
制备的水分散液倒入模具中，真空冷冻干燥，热亚胺化，得到复合泡沫材料。
[0014]优选的，所述锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土的具体制备方法包括以下步骤：在超声条件下，将硅藻土加入到含锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的醇水混合溶液中反应，后经过离心、洗涤，干燥，得到锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土。
[0015]优选的，所述醇为乙醇；所述硅藻土的粒径为60~120nm；所述醇和水的体积为1:
0.1~0.3。
[0016]优选的，所述锆酸酯偶联剂的质量分数为0.2~0.6wt%；所述铝酸酯偶联剂的质量分数为0.4~0.8wt%；硅藻土的总重量与醇水混合溶液的质量比为1：40~50。
[0017]优选的，所述反应为在75～85℃反应4～8h；所述干燥为95～115℃干燥8~12h。
[0018]优选的，所述锆酸酯偶联剂为RGT34985；DN
‑
807；新烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯中至少一种；所述铝酸酯偶联剂为DL
‑
411;GR
‑
AL18; HYA1中至少一种。
[0019]优选的，将纳米氧化锆纤维加入到硅烷偶联剂的醇水混合溶液中反应，后经过离心、洗涤，干燥，得到硅烷改性的纳米氧化锆纤维。
[0020]优选的，所述醇为甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：（1）锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土（2）硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维（3）制备聚酰亚胺复合泡沫材料
①
将聚酰胺酸、步骤（1）制备的锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土和步骤（2）制备的硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维加入水中，再加入三乙胺搅拌、超声分散均匀，得到水分散液；
②
将步骤
①
制备的水分散液倒入模具中，真空冷冻干燥，热亚胺化，得到复合泡沫材料。2.根据权利要求1所述的一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：所述锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土的具体制备方法包括以下步骤：在超声条件下，将硅藻土加入到含锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的醇水混合溶液中反应，后经过离心、洗涤，干燥，得到锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土。3.根据权利要求2所述的一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：所述醇为乙醇；所述硅藻土的粒径为60~120nm；所述醇和水的体积为1:0.1~0.3。4.根据权利要求2所述的一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：所述锆酸酯偶联剂的质量分数为0.2~0.6wt%；所述铝酸酯偶联剂的质量分数为0.4~0.8wt%；硅藻土的总重量与醇水混合溶液的质量比为1：40~50。5.根据权利要求2所述的一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：所述反应为在75～85℃反应4～8h；所述干燥为95～115℃干燥8~12h。6.根据权利要求2
‑
5任一项所述的一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于：所述锆酸酯偶联剂为RGT34985；DN
‑
807；新烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯中至少一种；所述铝酸酯偶联剂为DL
‑
411;GR
‑
AL18; HYA1中至少一种。7.根据权利要求1所述的一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培礼，陶刚，姜立平，张金敏，庄洪伟，
申请(专利权)人：青岛海洋新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：