[发明专利]柔性聚酰亚胺隔热泡沫的环保型制备方法及产品

说明书

本发明公开了一种柔性聚酰亚胺隔热泡沫的环保型制备方法及产品，同时公开了芳香族羧酸酯溶液的制备方法；本发明以碳原子连接两个及以上脂肪烃基支链的具有大空间位阻的脂肪醇与均苯四甲酸二酐在极性溶剂中反应，得到高浓度并可长期储存的低成本芳香族羧酸酯溶液。制备得到的羧酸酯溶液与复配催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂混合均匀得到复配料浆；将异氰酸酯与复配料浆快速混合均匀后得到发泡料浆，发泡料浆在室温下自由发泡得到聚酰亚胺泡沫中间体，经后固化处理，得到柔性聚酰亚胺泡沫，从而实现柔性聚酰亚胺隔热泡沫的低成本化、简单工艺制备，又可大幅度降低溶剂用量，实现制备过程的环境友好性。

技术领域

本发明涉及柔性高分子泡沫材料技术领域，特别是涉及柔性聚酰亚胺隔热泡沫的环保型制备方法及产品。

背景技术

聚酰亚胺泡沫由于具有轻质、耐高低温、极高的阻燃性、燃烧烟气毒性低、隔热吸声等优势，目前已在航空航天、舰船等领域得到较为广泛的应用。而柔性聚酰亚胺泡沫由于可随意弯折、对应用界面曲折度适应性好，因此相比于硬质以及刚性聚酰亚胺泡沫应用范围及领域更加广泛。

根据美国专利US4656198、US4670478、US6133330、US60840000、US6180746B1、US4900761、US5096932、US5900440、US4177333、US5153234、US4804504、US4855332、US6956066B2、US2006063834、US20040249002以及中国专利CN104774330、CN101407594A、CN101402743A、CN102093714A、CN102134395A、CN105237766B、CN102134396A、CN104774330A、CN106380600A以及相关资料报道，目前制备轻质柔性聚酰亚胺泡沫的方法主要有两种：粉末法和一步法。粉末法：以多元酸酐和多元胺为原材料，由于制备过程中没有副反应，因此制备得到的聚酰亚胺泡沫材料综合性能优良；但是受微波发泡成型制备工艺的影响，其制备过程复杂，周期长，成本高，而且大尺寸泡沫材料制备困难，表皮密度较高较厚，导致废品率高达30％以上。一步法：以多元酸酐或其衍生物和多异氰酸酯为原材料，由于依托自由发泡技术，因此可以以均苯四甲酸二酐(PMDA)等低成本多元酸酐为原材料；而且其自由发泡的甲、乙组分均为液体，可以实现均匀混合，操作简单，产品制备周期短，最终大幅度降低了材料制备成本。进一步的，一步法制备柔性聚酰亚胺泡沫依托自由发泡成型技术，在制备过程中无需微波炉等特种发泡成型设备，可以连续生产大尺寸的泡沫，而且表皮厚度只有1mm左右，进一步提高了成品率最终降低了材料制备成本。因此，柔性聚酰亚胺泡沫材料的一步法制备技术得到研究工作者的广泛关注。

一步法制备技术虽然可以使用PMDA这类低成本的多元酸酐为原材料，大幅度降低制备成本，但是受分子规整程度较高以及羧基间氢键作用强度过高等原因的制约，以PMDA与甲醇、乙醇所合成的低成本芳香族羧酸酯在极性溶剂中溶解度较低、并且非饱和溶液短时间内也会表现出明显的结晶及析出行为。因此，为保证低成本羧酸酯不析出以及溶液的稳定性，在一步法制备聚酰亚胺泡沫过程中上述低成本羧酸酯溶液浓度一般较低(一般在20-30％)。进一步的，为保证最终所制备聚酰亚胺泡沫的阻燃性及使用安全性，保证均苯四甲酸二酯与黑料中异氰酸酯基官能团接近1：2的摩尔比，羧酸酯溶液用量要远大于异氰酸酯用量，最终进一步的导致了溶剂用量较高，一般为发泡料浆总质量的40-60％。因此，在后续高温固化过程中大量极性溶剂挥发以及裂解所产生的有毒有害气体造成了严重的环境污染问题。与此同时，大量极性溶剂在泡沫中间体的存在造成高温固化过程泡沫收缩变形严重(体积收缩率超过30％)、侧面及底面严重凹陷(凹陷顶点深度达20％以上)，造成了废品率高、裁切过程中浪费严重、材料制备成本无法进一步降低等问题。