[发明专利]耐高温的酰亚胺-聚氯乙烯合金结构泡沫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种耐高温的酰亚胺-聚氯乙烯合金 结构泡沫及其制备方法。

背景技术

众所周知，在高分子材料技术领域中，聚酰亚胺泡沫是聚酰亚胺材料最重 要的应用形式之一。聚酰亚胺泡沫具有良好的隔热降噪性能、耐热性、耐辐照 性能以及电气性能等，已被广泛应用于航空、航天、汽车、运载火箭、铁路机 车、船舶、电子等领域。聚酰亚胺泡沫材料的研究起于19世纪60年代中期， 至今已经有了多条技术路线制作聚酰亚胺泡沫材料，但是阻碍其大规模制造并 市场推广的是高昂的成本。

目前，用作结构材料的泡沫主要有硬质聚氯乙烯(PVC)泡沫、硬质聚氨酯(PU) 泡沫、硬质聚苯乙烯(PS)泡沫、硬质聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫，其中硬 质PMI泡沫虽然长期使用温度高达180度以上，但是价格高昂，原材料控制等 因素决定了其无法大规模生产并广泛应用；而PU，PS等综合性能低下，无法满 足高性能复合材料芯材的需求；PVC结构泡沫是目前价位理想，综合性能优异 且具有成熟市场的一种复合材料芯材，但是在纤维增强环氧树脂复合材料体系 中需要的高温加工条件制约了PVC结构泡沫材料的发展。

专利WO2005/092958公开了一种制备交联聚氯乙烯泡沫的初始配方及制备 方法，专利WO2007/141647，ZL200910033041.X公开了一种改进的交联聚氯乙 烯结构泡沫的配方及其制作方法，前者通过反应生成三聚脲结构的化合物，后 者通过配方添加三聚结构的三嗪化合物来显著改善聚氯乙烯结构泡沫材料的物 理机械性能。但是以上几种技术都无法有效提高聚氯乙烯结构泡沫的使用温度， 导致这种综合性能优异、相对生产成本较低、制备工艺便于大规模生产的结构 泡沫新材料无法在环氧树脂复合材料体系中大量推广。

发明内容

本发明主要提供了一种耐高温的酰亚胺-聚氯乙烯合金结构泡沫及其制备方 法，制备的结构泡沫具有较高的耐温性，适于推广应用。其技术方案如下：一 种耐高温的酰亚胺-聚氯乙烯合金结构泡沫，其包括以下重量份的组分：聚氯乙 烯树脂100份、有机二酐1-30份、异氰酸酯30-150份、稳定剂0-10份、引发 剂1-12份。

优选的，所述异氰酸酯选自4-4‘-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、 对亚苯基二异氰酸酯、萘基二异氰酸酯、1，6-二己基二异氰酸酯、多亚甲基多 苯基多异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异氟尔酮二异 氰酸酯中的一种或几种。通过脂肪族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯的混合物，调 节反应活性，有利于形成交联网络的泡沫。

优选的，所述异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯中的 一种或两种。选择这两种异氰酸酯是为了提高溶解度而得到相对高分子量的聚 酰亚胺。

优选的，所述有机二酐选自脂肪族二酐和芳香二酐中的一种或几种。一方 面可以增加溶解度，另一方面可以调节体系中的软硬段比例，利于发泡。有机 二酐具有如下或类似结构：

优选的，所述有机二酐为双酚A型二醚二酐，因为它熔点较低，利于熔融 缩聚聚酰亚胺。

优选的，所述稳定剂选自环氧植物油、环氧动物油、环氧树脂、环氧甘油 三酯和环氧烷中的一种或几种。稳定剂为环氧组分物质，环氧类的稳定剂完全 符合环保方面的要求，优选环氧树脂，因为更为稳定不容易迁移。

优选的，所述引发剂为偶氮类化学引发剂，其选自偶氮二异丁腈和偶氮二 甲酰胺中的一种或两种。

一种耐高温的酰亚胺-聚氯乙烯合金结构泡沫的制备方法，包括以下步骤：

(1)取配方量的聚氯乙烯树脂、有机二酐、异氰酸酯、稳定剂和引发剂混 合均匀，得混合物；

(2)将混合物注入模具中，在恒温恒压条件下形成半发泡胚体；

(3)保持压力不变，使半发泡胚体冷却至常温后泄压处理，得到弹性块状 胚体；

(4)将所得弹性块状胚体至于干燥烘箱中加热膨胀，得半成品；

(5)将步骤(4)所得半成品置于热水浴或蒸汽中膨胀，得块状泡沫；

(6)将块状泡沫冷却至常温，然后在热水喷淋或蒸汽中固化处理，使过量 的异氰酸酯充分反应，得到固化好的酰亚胺-聚氯乙烯合金泡沫。

优选的，步骤(2)中温度为150-200℃，压力为8-30MPa。