[发明专利]一种高强度多孔聚酰亚胺材料及其制备方法

说明书

本发明涉及多孔材料制备技术领域，具体是一种高强度多孔聚酰亚胺材料及其制备方法，由带有双键的二胺单体与二酐通过缩合反应形成聚酰胺酸，沉淀干燥后溶解于小分子叔胺水溶液中，加入适量交联剂并搅拌均匀，冷冻成固体，经冷冻干燥得到多孔聚酰胺酸叔胺盐，再通过程序升温，得到多孔聚酰亚胺材料。本发明的有益效果是采用冷冻干燥技术处理多孔聚酰胺酸叔胺盐，能够避免造成环境污染，同时这种处理方法是一种经济高效的制备通孔材料的成型方法，能够使得制得的多孔聚酰亚胺材料更加优良的低密度、高孔隙率、低热导率、高比表面积、高强度、热稳定性和隔热性，提高多孔聚酰亚胺材料的强度。

技术领域

本发明涉及多孔材料制备技术领域，具体是一种高强度多孔聚酰亚胺材料及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺材料具有耐高低温特性、耐辐射性好、力学性能高等优点，广泛用于航空航天、微电子、新能源、分离膜、激光等国防、军工、高科技及民用领域。聚酰亚胺多孔材料不仅具有重量轻、密度低的特点，而且还具有其它多孔材料比如多孔聚氨酯材料、多孔聚乙烯材料、多孔聚苯乙烯材料等无可比拟的耐热性、阻燃性及尺寸稳定性等，被用作广泛用作隔热隔声材料。但是多孔聚酰亚胺材料生产制作成本高，泡沫均匀性难以控制，尽管在整体上表现出很好的柔顺性，但由于强度不高，多孔结构在加工过程中和反复压弹下会出现破裂现象，给生产施工带来麻烦，限制了多孔聚酰亚胺材料的广泛应用。为解决强度低的问题，往往采用多官能团单体，比如1,3,5-三(4- 氨基苯氧基)苯，多官能团单体在聚合过程中能形成交联结构，使得聚酰亚胺强度提高，但交联结构形成迅速，并且交联密度过高会致使韧性降低；并且采用超临界技术制备，其过程中的溶剂置换时间往往需要一周，频繁置换有机溶剂，费时费力。专利CN104355302B和CN106317407A采用以水溶性聚酰胺酸盐为前驱体，通过冷冻干燥法可快速制备多孔聚酰亚胺材料，但强度不高。

针对上述问题，提供一种高强度多孔聚酰亚胺材料及其制备方法，以简化聚酰亚胺多孔材料制造过程和提高成品强度已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度多孔聚酰亚胺材料及其制备方法，以解决现有技术中制造聚酰亚胺多孔材料费时费力且成品强度不高的问题。

本发明的技术方案是：由带有双键的二胺单体与二酐通过缩合反应形成聚酰胺酸，沉淀干燥后溶解于小分子叔胺水溶液中，加入适量交联剂并搅拌均匀，冷冻成固体，经冷冻干燥得到多孔聚酰胺酸叔胺盐，再通过程序升温，得到多孔聚酰亚胺材料。

一种高强度多孔聚酰亚胺材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：先制备具有双键的二胺单体；

S2：将二胺单体在极性溶剂中与二酐反应得到聚酰胺酸，二胺与二酐的摩尔比在1：1～1：1.1之间，添加沉淀剂沉淀后在室温下真空干燥；

S3：将上述沉淀物与小分子叔胺水溶液混合搅拌至溶解，小分子叔胺的加入量为二酐或二胺摩尔数的2～2.5倍，冷冻成固体后进一步冷冻干燥；

S4：最后通过顺序程序升温过程得到成品。

在本发明一较佳实施例中，所述S2中二酐为均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'- 联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐、双酚A型二醚二酐中的一种或几种。

在本发明一较佳实施例中，所述S1中二胺的结构是中的一种或多种混合，其中R为―CH2―、O、―、

在本发明一较佳实施例中，所述S3中交联剂为马来酰亚胺、N-羟基马来酰亚胺、N-羟乙基马来酰亚胺、N-[2-(2-羟乙基氨基)-乙基]-马来酰亚胺中的一种或多种混合物。

在本发明一较佳实施例中，所述S2中有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、间甲酚和γ-丁内酯。