[发明专利]一种聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料的制备方法，属于复合材料领域，其制备方法包括以下步骤：(1)将多元醇加入多异氰酸酯中，反应1～3h，加入扩链剂，得聚氨酯预聚物/扩链剂混合物；(2)将聚氨酯预聚物/扩链剂混合物溶于溶剂中，得聚氨酯预聚物的溶液；(3)将各向异性的聚酰亚胺气凝胶浸渍于聚氨酯预聚物的溶液中，扩链固化，得聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料。本发明非常巧妙地将各向异性的聚酰亚胺气凝胶浸渍于聚氨酯预聚物中，制得了具有双连续基体结构的聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料，有效地改善了聚氨酯的耐热性，拓宽了其使用温度范围，在物质吸附、物质分离、隔热防护、减振缓冲等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯(PU)是具有氨基甲酸酯结构单元的聚合物，通常由多元醇与多异氰酸酯反应得到，广泛用于弹性体、泡沫、胶黏剂、涂料等领域。聚氨酯泡沫是聚氨酯的主要用途之一，具有质轻、隔热隔音、减振等优点。由于聚氨酯热稳定性较差，在高温下易于分解，使其性能急剧下降，因此其长期使用温度不超过80℃，短期使用温度不超过120℃，这极大地限制了聚氨酯泡沫材料的应用。为了提高PU材料的耐热性能，常用的改进方法有：在PU分子链中引入降解温度较高的有机杂环基团；PU与其它材料进行共混复合等。

聚酰亚胺(PI)气凝胶是以聚酰亚胺为基体的多孔材料，具有连续的三维骨架网络，相互连通的微孔结构，且具有优良的耐热性能。

中国发明专利(申请号201510621741.6)利用聚酰亚胺粉末为填料，与聚氨酯弹性体复合，制得了耐热性聚氨酯/聚酰亚胺复合材料，但这种复合材料是一种弹性体复合材料，不具有多孔结构和轻质的特点，无法满足某些特殊领域对材料轻质的要求，这将严重限制了聚氨酯/聚酰亚胺复合材料的使用范围。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料及其制备方法。

针对现有聚氨酯泡沫材料存在的缺陷，本发明创造性地提供了一种密度为0.15～0.45g/cm³的聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料，该复合材料有效地改善了聚氨酯的耐热性，制得了耐热性能优异的聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料。

本发明提供了一种聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料的制备方法，它包括以下步骤：

(1)将多元醇加入多异氰酸酯中，反应1～3h，加入扩链剂，得聚氨酯预聚物/扩链剂混合物；

(2)将聚氨酯预聚物/扩链剂混合物溶于溶剂中，得聚氨酯预聚物的溶液；

(3)将各向异性的聚酰亚胺气凝胶浸渍于聚氨酯预聚物的溶液中，扩链固化，得聚氨酯/聚酰亚胺多孔复合材料。

步骤(1)中，所述反应的温度为60～80℃，优选为65～75℃，更优选为70℃。

步骤(1)中，所述反应是在氮气保护下进行的。

步骤(1)中，所述反应的时间为1～2h，优选为1.5h。

步骤(1)中，所述多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇或聚己内酯二醇，优选为聚四氢呋喃二醇。

步骤(1)中，所述多异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯，优选为2,4-甲苯二异氰酸酯。

步骤(1)中，所述扩链剂为1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷或乙二胺，优选为三羟甲基丙烷。

所述多异氰酸酯与多元醇的质量比为1:2～1:5，优选为1:3～1:5，更优选为1:4。