[发明专利]一种含蜂窝芯格结构的聚酰亚胺复合泡沫及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含蜂窝芯格结构的聚酰亚胺复合泡沫及其制备方法，制备方法包括以下步骤：S1.发泡料浆的用量计算；按照含蜂窝芯格结构的聚酰亚胺复合泡沫整体表观密度及制备聚酰亚胺泡沫蜂窝芯格的模具规格，设计聚酰亚胺泡沫蜂窝芯格的密度较高，含蜂窝芯格结构的聚酰亚胺复合泡沫整体表观密度较低，计算发泡料浆总用量以及用于制备聚酰亚胺泡沫蜂窝芯格的发泡料浆用量，二者之差为用于填充蜂窝芯格芯格的发泡料浆用量；S2.发泡料浆的配制；S3.结合S1‑S2制备聚酰亚胺泡沫蜂窝芯格；S4.结合S1‑S3制备含蜂窝芯格结构的聚酰亚胺复合泡沫。本发明实现了提高阻燃性能、安全性、力学性能、简化生产工艺和降低生产成本的效果。

技术领域

本发明涉及阻燃材料技术领域，特别涉及一种含蜂窝芯格结构的聚酰亚胺复合泡沫及其制备方法。

背景技术

一步法聚酰亚胺泡沫是一种以酸酐及异氰酸酯为原材料制备的聚酰亚胺泡沫。由于其酰亚胺环结构和多孔结构，一步法聚酰亚胺泡沫具有吸声、隔热、耐辐射、耐高低温、耐酸碱性等多种突出的理化性能，同时与其他类型聚酰亚胺泡沫相比，其生产工艺相对简单、成品率更高且价格更为低廉，因此被广泛应用于航空航天、汽车、高速列车、微电子等高端领域。

进一步地，在对隔热吸声泡沫材料阻燃性及使用安全性要求并不严苛，而完全酰亚胺化的一步法聚酰亚胺泡沫价格过高无法大量应用于建筑、储藏等普通技术领域，一步法聚酰亚胺泡沫由于其配方可调节性及可设计性极强，表现出独特的技术优势。其核心在于，一步法聚酰亚胺泡沫配方及发泡成型制备技术可以通过减少占原材料成本比重较高的酸酐或其衍生物用量的方式，实现酸酐或其衍生物与异氰酸酯用量比例的降低、材料酰亚胺化程度的降低，最终在保证材料生产成本、阻燃性及使用安全性线性下降的同时，仍然能够保证泡沫体的发泡成型，得到隔热吸声效果良好的泡沫体。因此，一步法聚酰亚胺泡沫的该项制备技术优势，有利于不同领域用特定防火等级的一步法聚酰亚胺泡沫制备及生产，在保证材料防火等级不严重过剩的同时，最终产品价格相比于完全亚胺化的一步法聚酰亚胺泡沫得到有效降低，实现了一步法聚酰亚胺泡沫材料产能及应用领域的大幅度提升。

为进一步提高系列化一步法聚酰亚胺泡沫材料与其他聚合物基隔热吸声泡沫材料的市场竞争能力，探索在不改变系列化一步法聚酰亚胺泡沫材料制备配方中酸酐或其衍生物用量、酰亚胺化程度条件下，进一步提高其阻燃性及使用安全性乃至机械性能的新路径，已成为系列化一步法聚酰亚胺泡沫材料发展的主要方向。基于这些新路径的探索发现，可反推进行已满足特定防火等级要求的一步法聚酰亚胺泡沫材料制备配方的进一步调节即酸酐或其衍生物用量的进一步降低，以实现材料成本的进一步降低。

与此同时，一步法聚酰亚胺泡沫作为轻质功能材料，其在较低密度下表现出易撕裂、易断裂、强度不高等问题，而目前针对一步法聚酰亚胺泡沫机械性能的提升往往采用模压提升密度等方式来解决，但是却会造成原材料用量及制造成本的急剧增加。

目前，国内外科研工作者及相关单位主要通过添加各种阻燃剂的方式来进一步提高一步法聚酰亚胺泡沫的阻燃性及使用安全性。

在中国专利文献CN107286343A公开的“一种无卤复合阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法”中，发明人通过添加石墨类材料和磷系阻燃剂在密封球磨钢罐中高速球磨而制备出石墨烯磷酸或磷酸化石墨阻燃材料来提高一步法聚酰亚胺泡沫的阻燃性。

在中国专利文献CN104497255A公开的“一步法制备高阻燃性低密度聚酰亚胺泡沫的方法”中，发明人通过同时添加水滑石和液体阻燃剂，显著提高了一步法聚酰亚胺泡沫的阻燃性。

在中国专利文献CN110922627A公开的“一种低成本阻燃聚酰亚胺绝热泡沫及其制备方法和用途”中，发明人通过添加自主合成的反应型磷系阻燃剂提升了材料的阻燃性。