[发明专利]制备聚酰胺泡沫的方法以及能够由该方法制造的泡沫

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备聚酰胺泡沫的方法以及能够由该方法制造的聚酰胺泡沫。

背景技术

合成泡沫用于许多领域，如隔热或隔音，机动车装饰等等。

主要地分成两种类型的泡沫：结构泡沫和非结构泡沫。

结构泡沫是由低密度芯和表层构成的刚性泡沫，其密度类似于构成基质的聚合物的密度。这些泡沫在例如航空或机动车领域可用作较轻质的结构。

非结构泡沫可以是柔性的或刚性的。刚性泡沫用于隔热领域(气体存在于作为绝缘体的泡孔中)。柔性泡沫因为其可压缩性和缓冲性能而用于家具和机动车装饰领域，因为其低重量而用于包装领域，以及用于隔音领域(表现开放多孔性的泡沫具有吸收某些频率的显著特性)。

已知多种方法用于制造热塑性聚合物泡沫，如聚苯乙烯、PVC、聚乙烯、聚丙烯泡沫等等。

已知将加压气体注入熔融聚合物中。

还已知将成孔剂(热不稳定性填充剂)引入熔融聚合物中，其在分解过程中释放气体。有时难以控制该方法，且因而产生的泡孔可能在尺寸上是不规则的。

还可以向熔融聚合物中引入溶解在该熔体中的化合物，通过挥发这些化合物获得泡沫。

最后，已知利用其中释放气体(如二氧化碳)的化学反应获得泡沫。这正是，例如通过异氰酸酯、多元醇和水之间的反应形成聚氨酯并释放二氧化碳而得到的聚氨酯泡沫的情形。

还可以通过将异氰酸酯和内酰胺以及碱(以激活阴离子聚合反应)合到一起，以化学方式得到聚酰胺泡沫。

发明内容

本发明提供另外一种用于制备聚酰胺泡沫的化学路径，其从包含至少一种聚酰胺和至少一种聚氨酯的组合物开始。制备该组合物和该泡沫是简单的；可以在不需要引入外部试剂的情况下，直接从该组合物以及利用常规设备原位获得该泡沫。制备该泡沫的方法可特别地使其能够控制发泡反应。该方法还可以是灵活的：这是因为不同种类和具有不同性能的泡沫可通过该方法，特别是通过适当地选择组合物中的聚酰胺和聚氨酯的种类和特性来获得。

本发明提供用于制备聚酰胺泡沫的方法，该方法至少包括如下步骤：

a)加热包含至少以下化合物的组合物：

-A：聚酰胺

-B：聚氨酯

-任选地C：包含至少一个酸官能团(优选羧酸官能团)的化合物，

加热温度大于或等于组合物中聚酰胺A的熔点；

b)稳定所得到的微孔结构。

本发明还提供能够由该方法制备的聚酰胺泡沫。

最后，本发明提供如上所述的组合物用于制备聚酰胺泡沫的用途。

组合物中的聚氨酯B包含氨基甲酸酯官能团；其在温度的作用下能够释放异氰酸酯官能团。

术语“酸官能基”应理解为是指能够通过与异氰酸酯官能团的反应使得释放气体(一般是二氧化碳)的任何酸性官能基，可提及的例子是羧酸、磷酸或磺酸官能团等。然而，优选是羧酸官能团。术语“酸官能团”还理解为是指由酸官能团衍生的官能团，如酸酐、酰氯或酯官能团等等。这些衍生的官能团通过在加热条件下与异氰酸酯官能团反应直接导致气体(一般为二氧化碳)的释放，或者在衍生的官能团与再生酸官能团的化合物反应后间接导致气体的释放；作为可间接导致气体释放的衍生官能团的例子，可提及酰氯官能团或羧酸酐官能团，对于它们而言，可通过与水的反应再生羧酸官能团。

组合物中的化合物C包含至少一个酸官能团。本发明的聚酰胺A一般也包含羧酸官能团；这些官能团可以在聚酰胺的末端存在和/或沿聚酰胺链分布。

本发明的聚氨酯B也可包含酸官能团，特别是羧酸官能团。

这些羧酸官能团能够按照如下反应与聚氨酯B的异氰酸酯官能团反应：

R₁-N＝C＝O+R₂-COOH--＞R₁-NH-CO-O-CO-R₂--＞R₁-NH-CO-R₂+CO₂

通常，本发明的可膨胀组合物包含一定量的酸官能团和异氰酸酯官能团，其反应在由可膨胀组合物制备泡沫的过程中导致气体(特别是二氧化碳)的释放。

其他机制也可包括在制备泡沫的过程中。特别是，由组合物中的聚酰胺A提供的水可按照如下反应与聚氨酯B的异氰酸酯官能团进行反应：

R₁——N＝＝C＝＝O+H₂O——→R₁——NH₂+CO₂