[发明专利]具有降低的热导率、介电常数和重量的填充型复合材料

说明书

描述了填充了气凝胶的聚合物复合材料，其制备方法和用途。聚合物复合材料可包含连续的聚合物基质和不连续相，所述不连续相包含分散在连续的聚合物基质中的多个聚合物气凝胶颗粒。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年9月20日提交的美国临时申请第62/733714号的优先权，其全部内容并入本文而无需免责声明。

背景技术

A.技术领域

本发明一般地涉及聚合物复合材料，其包含连续的聚合物基质和不连续相，所述不连续相包含分散在连续的聚合物基质中的多个聚合物气凝胶颗粒。

B.相关技术说明

通常已知基于聚合物的复合材料与基于金属和/或陶瓷的材料相比具有较低的热导率，因此它们是良好的绝热材料。为了改变聚合物的热导率，可以将添加剂添加到聚合物基质中。例如，可以使用石墨碳纤维、陶瓷(例如氮化铝和氮化硼)、玻璃、气凝胶颗粒等。例如，Williams等人的美国专利第7790787号和第9777126号描述了以小于20:100的气凝胶与热塑性聚合物的重量比将气凝胶添加至热塑性聚合物中，以改善聚合物复合材料的绝热能力。热固性聚合物的应用在某种程度上受到材料厚度的限制，因为由于具有放热峰特征的快速加热/冷却行为，固化树脂的体积增加导致易于破裂。

尽管已经描述了制备聚合物复合材料的各种尝试，但是期望具有改善的隔绝性能同时保持聚合物复合材料的质构性能的材料。

发明内容

已经发现了解决与含有添加剂的聚合物复合材料相关的一些问题的方案。该发现的前提是包含聚合物基质的聚合物复合材料，所述聚合物基质具有分散在其中的多个聚合物气凝胶颗粒(例如，聚酰亚胺气凝胶颗粒)。当与未填充的聚合物复合材料相比时，所得的聚合物复合材料具有改善的绝热性能，同时保持了质构性能。值得注意的是，并如在实施例中以非限制性方式举例说明的，在聚合物复合材料的固化过程中，通过添加气凝胶颗粒，放热峰可以被延迟。出人意料地发现，当与未填充的聚合物复合材料相比时，添加聚合物气凝胶颗粒提高了聚合物组合物的热变形温度(HDT)。此外，与不包含多个聚合物气凝胶颗粒的相同聚合物复合材料相比，所得聚合物复合材料具有降低的介电常数和/或热导率。不希望受理论的束缚，认为截留在气凝胶孔中的空气有助于降低介电常数和/或热导率。