[发明专利]一种异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种聚合物泡沫材料的制备方法，特别是一种异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫的制备方法。

背景技术

异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫属于聚酰亚胺泡沫中的一类，由于采用室温自由发泡成型工艺并且对原材料纯度要求相对较低因此与由粉末法制备工艺所制得的聚酰亚胺泡沫相比表现出明显的工业化生产优势和市场价格优势，具有更强的市场竞争力。

据US3300420、US4026833、US7541388、CN101812232A、CN102127225A等专利文献和詹茂盛、王连才等人的相关论文报道，目前异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫的制备方法主要有两种方式：1.首先以多元芳香酐与过量异氰酸酯反应形成黑料，再将黑料与含有泡沫稳定剂、表面活性、催化剂、发泡剂的复配溶液混合，经过快速搅拌自由发泡得到异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫中间体，最后经过高温固化处理得到异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫；2.首先将多元芳香酐衍生物的极性溶剂溶液与泡沫稳定剂、表面活性、催化剂、发泡剂复配得到复配溶液，然后再将异氰酸酯与复配溶液混合，经过快速搅拌自由发泡得到异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫中间体，最后经过高温固化处理得到异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫。这两种方式中所涉及到的泡沫成型过程都依靠异氰酸酯与发泡剂水反应所产生的二氧化碳自由扩散来实现。然而在第一种方式中由于异氰酸酯过量，因此在自由发泡成型过程中生成的氨基和残余的异氰酸酯不会继续生成聚酰亚胺前驱体反而会形成热稳定性和阻燃性较差的聚脲，最终导致泡沫材料整体的耐热性和阻燃性与纯聚酰亚胺泡沫相比存在一定差距，且通过这种方式所制得的泡沫材料密度相对较大；在第二种方式中由于异氰酸酯未先与多元芳香酐预聚合，因此相对于第一种方式而言该种方式在发泡成型过程中异氰酸酯与水的反应会更加剧烈，生成的氨基量和气体量也更多，虽然生成的氨基会与多元芳香酐衍生物反应生成聚酰亚胺前驱体，但与此同时氨基也将与大量未反应的异氰酸酯基反应生成大量聚脲，同样会大幅度降低聚酰亚胺泡沫整体的耐热性、热稳定性和阻燃性，但是通过这种方式所制得的异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫材料密度相对较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能抑制自由发泡成型过程中氨基与异氰酸酯基的反应的异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)多元芳香酐在极性溶剂中加热溶解与脂肪醇反应，得到多元芳香酐衍生物溶液，具体为：向容器中依次加入极性溶剂和多元芳香酐，搅拌并加热，待乳浊液温度达到40-50℃时向其中加入脂肪醇进行酯化反应，反应2-3小时后形成澄清透明的衍生物溶液；

(2)衍生物溶液与泡沫稳定剂复配合成白料，具体为：室温条件下向衍生物溶液中依次加入催化剂、泡沫稳定剂、表面活性剂和去离子水搅拌混合均匀和得到澄清透明的发泡白料；

(3)多元芳香酐与异氰酸酯反应合成黑料，具体为：室温条件下依次将极性溶剂、多元芳香酐和异氰酸酯快速加入到容器中，接入氮气保护装置，将容器置于油浴锅中加热，并搅拌，多元芳香酐反应完后得到发泡黑料；

(4)室温常压条件下将发泡白料立刻倒入发泡黑料中，搅拌均匀后迅速倒入模具中自由发泡成型得到泡沫中间体；

(5)泡沫中间体经过加热固化制得种异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫。

本发明还可以包括：

1、各组分的质量分数为：芳香二酐为120-200份、极性溶剂为100-200份、脂肪醇为5-20份、泡沫稳定剂10-20份、表面活性剂10-20份、催化剂5-10份、去离子水为10-20份、多异氰酸酯200-400份。

2、所述加热固化具体为：泡沫中间体常温放置3-5分钟后脱模，转移至240-260℃的电热鼓风干燥箱中固化2-3小时。

3、所述多元芳香酐为：均苯四酸二酐、3,3′,4,4′-二苯甲酮四酸二酐、3,3′,4,4′-联苯基四酸二酐、3,3′,4,4′-二苯醚四酸二酐、3,3′,4,4′-联苯基砜四羧酸二酐、苯六甲酸三酐、三偏苯三酸酐-1,3,5-苯三酯或1,3,5-三氧-三(4-苯酐)苯。

4、所述极性溶剂为：N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲基亚砜。

5、所述脂肪醇为：甲醇或乙醇。

6、所述泡沫稳定剂为：非水解型水溶性聚醚硅氧烷(AK8805、DC193、L580)；表面活性剂为：非离子氟碳表面活性剂()、聚氧化乙烯非离子表面活性剂(PEG-600、PEG-300、PEG-400、PEG-800、PEG-1000)。