[发明专利]一种发泡含氟聚酰亚胺及其泡沫制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发泡聚酰亚胺及其泡沫制备领域。

背景技术

聚酰亚胺是一种耐热性极好的聚合物，具有良好的力学和电性能以及耐辐射和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、军事、电子等领域。泡沫结构的聚酰亚胺材料不仅保持了原树脂优异的耐温、阻燃等性能，还具有突出的透波特性以及质量轻、柔性回弹好、使用方便等综合性能，因此在军事装备上有着极其重要的用途。与早期占市场主导地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比，在阻燃方面它具有特殊的优良胜能，其重量轻，刚性大，尺寸稳定性好，耐化学腐蚀，耐热性好，难燃，自熄，低烟雾，耐火焰穿透，遇火无洒落物，价格适中；因此是电子、建筑、石油化工、航空航天等行业较为理想的绝缘隔热保温材料，受到人们的广泛重视。目前，聚酰亚胺泡沫已成为泡沫塑料中发展最快的品种之一，消费量不断增长，应用范围不断扩大，国内外研究和开发都相当活跃。

聚酰亚胺泡沫分为硬质聚酰亚胺和软质聚酰亚胺，比如硬质聚酰亚胺多采用二苯甲酮四羧酸二酐、二元胺和发泡剂经发泡而成。而有些软质热塑性聚酰亚胺泡沫使用热塑性聚酰亚胺粉末加发泡剂在高温发泡而成，泡孔的均勻性和工艺的稳定性较差；泡沫的耐高温性能也较差。而有的聚酰亚胺泡沫直接使用双酐的酯化溶液与异氰酸酯反应熟化得到，泡沫的机械性能较差。

CN101402795A公开的一种新型耐高温聚酰亚胺泡沫，其也是通过将双酐酯化，于溶液中加入活性双胺的方法来生产粉末预聚体，通过两步法生产聚酰亚胺泡沫塑料，而且该泡沫为硬质泡沫，密度为100-500kg/m³，不适用于低密度的泡沫生产。

CN101402743A公开的一种由芳香二酐和/或芳香酸酯、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，前体溶液与异氰酸酯在模具内反应，自由发泡形成泡沫中间体，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，反应中残留的溶剂低分子醇和发泡剂甲苯二异氰酸酯等降低了泡沫的阻燃和耐温性，后期需高温固化能耗增大，使用受限。

由于现有的聚酰亚胺泡沫密度都大于5kg/m³,孔径较大，吸湿率较高。聚酰亚胺泡沫塑料具有脆性大、强度及韧性较差、高开孔率的缺点，在使用过程中易脱落，钻孔裁切时容易掉渣。另外，用于发泡的聚酰亚胺树脂中游离单体含量偏大，致使聚酰亚胺泡沫体气味大，在加工和应用过程中都会对环境和人体造成一定影响。此外，聚酰亚胺泡沫开孔率偏高，易吸水。这些缺点都限制了聚酰亚胺泡沫的应用。因此，世界上许多国家都开展了有关可发泡聚酰亚胺改性的相关研究。

提高聚酰亚胺泡沫韧性的方法一般是采用在聚酰亚胺树脂发泡过程中加入增韧组份，各种增韧组份的加入虽然对泡沫的韧性有一定提高，但是却降低了聚酰亚胺泡沫的阻燃性等性能。大量增韧组份的加入还会影响泡沫微观结构，使泡沫开孔率、孔径增大，导热系数增大，从而影响到泡沫的隔热性能。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提出一种高发泡含氟聚酰亚胺，以及该发泡含氟聚酰亚胺及其泡沫的制备方法，制备的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。过程路线短，工艺简单，凝胶时间短，微波发泡后常温固化，不会出现裂泡、并泡、塌陷及材料酰亚胺化不彻底的缺陷，制备成本低；采用这种含氟聚酰亚胺利用溶剂发泡，不用发泡辅助添加剂，制成的泡沫具有密度轻和吸湿率极低，不需添加增韧改性剂，而聚酰亚胺泡沫韧性较好。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种发泡含氟聚酰亚胺的制备方法，依次包括以下步骤：

a、向反应器中加入溶解于有机溶剂的含氟二胺、含氟二酐和封端剂，摩尔比为含氟二胺:含氟二酐:封端剂＝1:1:0.1，在5～10℃，搅拌反应5～8小时；

b、步骤a中反应液升温至10～20℃，加有机碱搅拌至pH值为6.0～8.0；

c、步骤b的反应液减压脱水，至50～60℃下粘度为5000～6000mPa.s。

作为选择，所述步骤c具体为：将步骤b的反应液在真空度0.080～0.082MPa、50～60℃水浴减压脱水至粘度5000～6000mPa.s时停止脱水。

作为选择，所述含氟二胺选自2,2'-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷、3,3'-二氨基-5,5'-双(三氟甲基)联苯、4,4'-二氨基八氟基联苯中的一种。