[发明专利]聚酰亚胺泡沫及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。本发明提供了一种聚酰亚胺泡沫的制备方法，包括以下步骤：将含聚酯铵盐齐聚物的胶液与芳香族双马来酰亚胺混匀，除去溶剂后得到发泡前驱体；进行发泡、固化和热处理，得到聚酰亚胺泡沫。该方法中芳香族双马来酰亚胺交联固化反应与聚酰亚胺的酰亚胺化过程同步进行，实现了分子尺度的杂化增强，形成了相互交织的热塑性‑热固性高分子链网络，赋予了泡沫强度和韧性；芳香族双马来酰亚胺使得到的聚酰亚胺泡沫的泡孔较小且均匀，提高了聚酰亚胺泡沫的力学性能，且保持了耐热性；得到的聚酰亚胺泡沫兼顾良好的力学性能和耐热性。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚酰亚胺泡沫及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物泡沫材料因其质轻、阻尼性好、比强度高、隔热、吸声和易加工等特性而广泛应用于建筑、运输、家居、交通工具、绝缘材料、包装材料、电器、运动设施、电子产品、化学以及纺织等行业，但是，传统的聚合物泡沫，如聚乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沫及聚氨酯泡沫使用时面临最大的问题就是耐热性很低，阻燃性能不好，这些缺点限制了传统聚合物泡沫在极端环境下的应用。

聚酰亚胺泡沫作为一种高性能泡沫，相对于传统聚合物泡沫材料具有优异的耐高低温性(可耐-200℃至300℃)、高温隔热性、尺寸稳定性、透波性能和阻燃性能，因而应用在许多极端环境中，如海洋船舶的隔热材料，太空雷达的保护罩。

目前制备聚酰亚胺(PI)泡沫主要有两种方法：一种方法是二酐和二胺在极性非质子溶剂中形成聚酰胺酸，除去大部分溶剂后得到的聚酰胺酸固体，然后粉碎成均一的粉末，置于烘箱中发泡，得到的发泡小球在更高的温度下黏附在一起形成块体的聚酰亚胺泡沫，该方法制备的泡沫密度过高，而且发泡小球之间的黏附作用较差，泡沫的实际使用性不高；另一种方法是二酐与二胺形成聚酯铵盐，脱溶剂制成粉末，再通过微波发泡或热发泡制备聚酰亚胺泡沫，该法制备的泡沫的力学性能很差，不能作为承重材料。相比之下，第二种方法更加利于大规模产业化生产，也是目前采用的PI泡沫主要生产工艺方法。

目前，针对第二种方法得到聚酰亚胺泡沫力学性能较差的缺点，通常的改性方法有：一种措施是通过加入纳米填料，例如，氧化石墨烯(CN20131293520.1)、有机粘土(CN201010569307.5)或碳纤维粉(CN201510398367.8)，由于采用粉末发泡，聚酰亚胺反应后基体粘度迅速增大，添加过多的填料将导致发泡失败，而添加较少量的填料对泡沫的力学性能和热性能并没有显著的改善，而且不利于工业化生产。另一种措施是采用封端剂进行封端，例如利用多异氰酸酯作为封端剂(CN201710661250.3)，通过化学交联的方法提高聚酰亚胺泡沫的力学性能。但是这种方法往往会引入过多的脂肪族结构，对泡沫的耐热性有很大的损坏，同时，化学交联后的聚酰亚胺泡沫在整个发泡过程中需要在高温条件下(＞310℃)进行，后固化温度更高，且需要特制的模具，制备效率很低，不利于工业化生产。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种聚酰亚胺泡沫的制备方法，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第二个目的在于提供上述制备方法得到的聚酰亚胺泡沫，得到的聚酰亚胺泡沫的泡孔较小且炮孔均匀。

本发明的第三个目的在于提供上述制备方法得到的聚酰亚胺泡沫在电子产品、运载火箭、航空、船舶或铁路机车中的应用，得到的聚酰亚胺泡沫能够在高温(＞250℃)环境下持续使用，满足泡沫材料在极端环境下的使用要求。

根据本发明第一个方面，提供了一种聚酰亚胺泡沫的制备方法，包括以下步骤：

(A)提供含聚酯铵盐齐聚物的胶液，将含聚酯铵盐齐聚物的胶液与芳香族双马来酰亚胺混匀，除去溶剂后得到发泡前驱体粉末；

(B)对步骤(A)得到的发泡前驱体粉末进行发泡，然后进行固化，再进行热处理，得到聚酰亚胺泡沫。