[发明专利]一种原位掺杂的耐热隔热聚酰亚胺气凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种原位掺杂的耐热隔热聚酰亚胺气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下的制备步骤：

1)在低温环境下将反应性二胺和反应性二酐在有机溶剂下进行交联反应，得到聚酰胺酸溶胶；

2)将前述的聚酰胺酸溶胶在缓慢搅拌下与硅烷改性剂反应，并持续搅拌至溶胶体系均匀，得到改性聚酰胺酸溶液；

3)在前述的改性聚酰胺酸溶液中滴定季铵化成盐剂，待反应均匀后缓慢加入到醇沉淀剂中充分沉淀并用醇沉淀剂洗涤三次，真空干燥后得到改性聚酰胺酸季铵盐粉末；

4)在去离子水中加入前述的改性聚酰胺酸季铵盐粉末，搅拌至体系均匀得到初步原位掺杂的聚酰胺酸湿凝胶；

5)将前述初步原位掺杂的聚酰胺酸湿凝胶逐渐加入到一种硅烷/醇分散体系中充分搅拌老化1小时，随后将产物置于40℃的真空烘箱中老化脱气8小时，得到原位掺杂的聚酰胺酸-硅酸湿凝胶；

6)将前述原位掺杂的聚酰胺酸-硅酸湿凝胶放置在冷阱中预冻至温度恒定后冻干12～48h，得到原位掺杂的聚酰胺酸气凝胶；

7)将前述的原位掺杂的聚酰胺酸气凝胶在惰性气氛下进行分段热处理得到原位掺杂的耐热隔热聚酰亚胺气凝胶；

步骤2）所述硅烷改性剂是γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；所述硅烷改性剂摩尔量和反应性二胺摩尔量的摩尔比为1:1～5；

步骤3）所述季铵化成盐剂为N-甲基二乙醇胺、三乙醇胺和三乙胺中的一种或多种；所述季铵化成盐剂摩尔量和反应性二酐摩尔量的摩尔比为1:0.8～1.1；

所述醇沉淀剂是甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的反应性二胺为3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯醚、2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑、2-（4-氨基苯基）-5-氨基苯并噁唑、2，5-双（4-氨基苯基）嘧啶中的一种；

所述反应性二酐为3,3'4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、1,2,4,5-均苯四甲酸二酐、马来酸酐、3,3', 3,3',-联苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-三苯双醚四甲酸二酐中的一种；

所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、正己烷中的一种或几种；

所述反应性二胺总摩尔量与反应性二酐总摩尔量的摩尔比为50:49～52；

所述反应性二胺质量和反应性二酐质量的总质量与有机溶剂的质量比为1:4～6。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述低温环境为冰浴条件或1～4℃的低温环境。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5）所述硅烷/醇分散体系是正硅酸乙酯、四甲氧基硅烷中的一种或多种与甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇中的一种或多种

所述硅烷/醇体系中硅烷和醇的体积比为3:4；

步骤5)所述聚酰胺酸湿凝胶和硅烷/醇分散体系的添加关系为，每4g聚酰胺酸湿凝胶添加入7g硅烷/醇体系中。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5）老化过程中的定温环境为-1～4℃；所述老化时间为8～24h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤6）所述冷阱温度为-70℃～-50℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤7）所述分段热处理为对聚酰胺酸气凝胶的一种多段式的热处理程序，包括将聚酰胺酸气凝胶在65℃～85℃下恒温处理30min～60min，在100℃～130℃下恒温处理45min～60min，在185℃～215℃下恒温处理45～60min，在280℃～310℃下恒温处理45～60min；

步骤7）所述惰性气氛为氮气气氛。

8.一种如权利要求1-7任一项所述方法制备得到的原位掺杂的耐热隔热聚酰亚胺气凝胶材料。