專利名稱:一種軟質聚酰亞胺泡沫的生產方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種聚酰亞胺泡沫的生產方法,具體地說,涉及一種軟質聚酰亞胺泡
沫的生產方法。
背景技術:
目前用于保溫隔熱的材料主要是聚氨酯泡沫和酚醛泡沫。但聚氨酯泡沫根本不阻燃,而且燃燒時產生大量滴落物和大量煙霧,煙密度達到80 %以上;酚醛泡沫具有良好的阻燃性能,但該泡沫沒有強度,易粉化,且密度太高。而聚酰亞胺泡沫燃燒時沒有滴落,其煙密度只有8%。 聚酰亞胺是一種耐熱性極好的聚合物,具有良好的力學和電性能、以及耐輻射和耐腐蝕性能,廣泛應用于航空航天、軍事、電子等領域。泡沫結構的聚酰亞胺材料不僅保持了原樹脂優(yōu)異的耐溫、阻燃等性能,還具有突出的透波特性以及質量輕、柔性回彈好、使用方便等綜合性能,因此在軍事裝備上有著極其重要的用途。 聚酰亞胺泡沫分為硬質聚酰亞胺和軟質聚酰亞胺,比如硬質聚酰亞胺多采用二苯甲酮四羧酸二酐、二元胺和發(fā)泡劑經發(fā)泡而成。而有些軟質熱塑性聚酰亞胺泡沫使用熱塑性聚酰亞胺粉末加發(fā)泡劑在高溫發(fā)泡而成,泡孔的均勻性和工藝的穩(wěn)定性較差;泡沫的耐高溫性能也較差。而有的聚酰亞胺泡沫直接使用雙酐的酯化溶液與異氰酸酯反應熟化得到,泡沫的機械性能較差。 比如,在US 5298531和5122546, 5077318中,都是采用先生成預聚體,即先將一種或兩種雙酐溶于極性溶劑中,加入甲醇等小分子醇使其酯化或半酯化,再于該溶液中加入芳香族或脂肪族二胺,待反應完全后去初溶液中的小分子成粉末,以后將該粉末通過高溫使其放出水和甲醇等小分子的方法發(fā)泡,主要缺點是預聚體的干燥極為復雜,而且泡沫體的密度太高,不能生產密度較低的泡沫。 CN101402795A公開的一種新型耐高溫聚酰亞胺泡沫,其也是通過將雙酐酯化,于
溶液中加入活性雙胺的方法來生產粉末預聚體,通過兩步法生產聚酰亞胺泡沫塑料,而且
該泡沫為硬質泡沫,密度為100-500kg/m3,不適用于低密度的泡沫生產。 US7541388公開的是一種新型耐高溫聚酰亞胺泡沫的合成方法,其也是通過將雙
酐酯化,將這種酯化溶液迅速與異氰酸酯的混合物進行混合使其在常溫發(fā)泡,在微波爐中
熟化,從而得到密度較低的聚酰亞胺泡沫,其壓限強度(50%)為2-3KPa。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種軟質聚酰亞胺泡沫的生產方法,該方法獲得聚酰亞胺泡沫密度低,阻燃性能優(yōu)異,同時具有吸聲保溫功能。 本發(fā)明的另一目的是提供一種由該方法制成的軟質聚酰亞胺泡沫,其泡沫密度低,阻燃性能優(yōu)異,同時具有吸聲保溫功能。 為了實現(xiàn)本發(fā)明目的,本發(fā)明提供一種軟質聚酰亞胺泡沫的生產方法,其包括如下步驟 1)在極性溶劑中加入一種或兩種芳香型雙酐使其完全溶解,然后加入芳香族二胺,生成酰胺酸; 2)反應后加入兩種或兩種以上發(fā)泡劑,并加入一種或兩種以上的催化劑,及表面活性劑; 3)然后再在室溫下與水和一種或兩種以上芳香族異氰酸酯進行混合,然后發(fā)泡;
4)最后將生成的泡沫于微波爐和高溫爐中使其熟化。 其中,本發(fā)明所述的芳香型雙酐可以是均苯四酸二酐(PMDA) 、二苯酐醚(BDTA)。
所述極性溶劑可以是N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基乙酰胺(DMAC)中的一種或兩種。 步驟1)中的溶解溫度控制在100-120。C,優(yōu)選為IO(TC。 加入芳香族二胺后,溶液溫度控制至110-120°C,以12(TC為宜,這樣可以使雙酐與二胺的反應充分進行,生成酰胺酸后溫度降至50-60°C 。 用來合成酰胺酸的芳香族二胺可以是l,l' 二氨基二苯醚,1,4二氨基二苯醚或亞甲基二苯胺中的一種或幾種。 所述發(fā)泡劑為甲醇、乙醇或乙二醇乙醚中的一種或幾種。 所述催化劑為麥圖化工公司的Niax A-l、A-33,氣體公司的BL17或德固賽公司的K-19中的一種或幾種。 為了得到均勻的泡孔結構,在混合液中加入表面活性劑。所述表面活性劑為德固賽公司的B8 404、麥圖公司的L6900、氣體公司的DC193或德美世創(chuàng)公司的AK 8801。
所述異氰酸酯為巴斯夫公司的多苯基多異氰酸酯(PAP1)、拜耳公司的亞甲基二甲苯二異氰酸酯(MDI)或甲苯二異氰酸酯(TDI)中的一種或幾種的混合物。
本發(fā)明中所有原料都按照一定比例進行化學合成反應。比如,以100克芳香型雙酐為參照,異氰酸酯的用量在100-150克,極性溶劑的用量為250-300克;芳香族二胺的用量在2-15克之間,催化劑的用量在0. 03-0. 1克之間,表面活性劑的用量在10-20克之間,發(fā)泡劑的用量在6-20克之間,而水的用量在10-15克之間。 為了混合均勻,使用了轉速為2500-4000rpm的高速攪拌器,攪拌的時間為4_15秒;將攪拌好的混合物迅速倒入一個開口或閉口模具中,讓其在室溫中自由發(fā)泡,在此過程中,該混合物迅速膨脹,凝固,生產一種小分子量的泡沫預聚體。 該預聚體的發(fā)泡是在常溫下進行的, 一般該泡沫應在室溫中熟化10-15分鐘,待其表面不沾手后移入微波爐中使其完全熟化。微波爐的功率在800-1200kw之間,熟化的時間為10-15分鐘;該泡沫預聚體在微波爐中由內至外熟化,經微波爐熟化后的泡沫再移入高溫烘箱中,使泡沫由外至內熟化。該預聚體在高溫烘箱中熟化的時間為10-15分鐘,高溫烘箱的溫度為200-250°C。 本發(fā)明的聚酰亞胺的生產方法與US7541388相比,有如下區(qū)別1)在第一步中本發(fā)明先合成酰胺酸,而US7541388直接進行酯化反應,本發(fā)明通過在溶液中先合成酰胺酸,使最終泡沫的分子量得到提高,從而提高了泡沫制品的機械強度;2)在第三步的發(fā)泡反應中將水作為一個單獨組份與預聚溶液和異氰酸酯發(fā)泡反應;在US7541388中將水直接加入雙酐的酯化后的溶液中,水作為酯化劑直接參與了雙酐的酯化反應。本發(fā)明中,由于水份單
4獨加入,更易于控制泡沫的密度和泡孔結構,使整個反應具有可控性。US7541388中得到的泡沫密度范圍在4-5kg/n^之間,壓限強度(50% )為2-3KPa ;而本發(fā)明得到的聚酰亞胺泡沫壓限強度(50%)可達到3-5KPa,拉伸強度達到40-60KPa。其中所涉及泡沫產品的測試方法為ASTM D 3574-95。 因此,本發(fā)明獲得聚酰亞胺泡沫柔軟,有彈性,密度在4. 0-8. Okg/m 具有較好的吸聲性能,阻燃性能。而且泡沫離火窒熄,散發(fā)的煙霧量極少,無滴落物。同時本發(fā)明聚酰亞胺泡沫還具有很好的保溫性能。本發(fā)明聚酰亞胺泡沫可適用于航空航天,軍用船舶等領域。
具體實施例方式
以下實施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1 在一個500毫升的三口燒瓶中加入200克的DMF溶劑和84克的PMDA,緩慢升溫至10(TC,攪拌使PMDA完全溶解,溶液呈黃色透明狀,在該溶液中加入3克l,l' 二氨基二苯醚ODA,并將溫度升至120°C ,溶液變?yōu)殍F銹紅的粘稠狀液體。 將該溶液降溫至5(TC,依順序緩慢加入12克甲醇,2克乙二醇乙醚,A-10. 03克,A-330. 03克,K-190. 01克,同時還加入12克B8404,混合均勻,降至25°C。
取以上溶液50克,水2. 5克,PAPI22克,于高速攪拌器中迅速混合攪拌,速度為3000rpm,攪拌時間10秒,攪拌后迅速倒入一紙模中,讓其自由發(fā)泡,15分鐘后,待其表面干爽不沾手,將該預聚體泡沫移入微波爐中,在功率1000W時熟化10分鐘。從微波爐中取出后再在20(TC的高溫爐中熟化10分鐘。 所得泡沫制品柔軟,結構均勻,泡孔細膩。泡沫密度為4. 2kg/m3。壓限強度(50% )可達到3. 2KPa,拉伸強度達到40KPa。
實施例2 在一個500毫升的三口燒瓶中加入200克的DMF溶劑和84克的PMDA,緩慢升溫至10(TC,攪拌使PMDA完全溶解,溶液呈黃色透明狀,在該溶液中加入6克l,l' 二氨基二苯醚ODA, 6克亞甲基二苯胺MDA,并將溫度升至120°C ,溶液變?yōu)殍F銹紅的粘稠狀液體。
將該溶液降溫至5(TC,依順序緩慢加入6克甲醇,1克乙二醇乙醚,A-10.03克,A-330. 03克,K-190. 01克,同時還加入12克B8404,混合均勻,降至25°C 。
取以上溶液50克,2. 2克水,PAPI 15克,MDI 9克于高速攪拌器中迅速混合攪拌,速度為2500rpm,攪拌時間7秒,攪拌后迅速倒入一紙模中,讓其自由發(fā)泡,大概10分鐘后,待其表面干爽不沾手,將該預聚體泡沫移入微波爐中,在功率1200W時熟化12分鐘。從微波爐中取出后再在22(TC的高溫爐中熟化10分鐘。 所得泡沫制品柔軟,結構均勻,泡孔細膩。泡沫密度為7. 0kg/m3。壓限強度(50% )可達到4. 8KPa,拉伸強度達到60KPa。
實施例3 在一個500毫升的三口燒瓶中加入200克的DMF溶劑和75克的PMDA和15克BDTA,緩慢升溫至IO(TC ,攪拌使PMDA和BDTA完全溶解,溶液呈黃色透明狀,在該溶液中加入6克1, 1' 二氨基二苯醚ODA并將溫度升至12(TC,溶液變?yōu)殍F銹紅的粘稠狀液體。
將該溶液降溫至50°C,依順序緩慢加入8克甲醇,1克乙二醇乙醚,A-10. 03克,A-330. 03克,K-190. 01克,同時還加入12克B8404,混合均勻,降至25°C 。
取以上溶液50克,水2.6克,PAPI 27克,于高速攪拌器中迅速攪拌,速度為2500rpm,攪拌時間10秒,攪拌后迅速倒入一紙模中,讓其自由發(fā)泡,大概12分鐘后,待其表面干爽不沾手,將該預聚體泡沫移入微波爐中,在功率1000W時熟化15分鐘。從微波爐中取出后再在25(TC的高溫爐中熟化10分鐘。 所得泡沫制品柔軟,結構均勻,泡孔細膩。泡沫密度為6. 0kg/m3。壓限強度(50% )可達到4. 4KPa,拉伸強度達到50KPa。 雖然,上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述,但在本發(fā)明基礎上,可以對之作一些修改或改進,這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此,在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進,均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
權利要求
一種軟質聚酰亞胺泡沫的生產方法,其特征在于,其包括如下步驟1)在極性溶劑中加入一種或兩種芳香型雙酐使其完全溶解,然后加入芳香族二胺,生成酰胺酸;2)反應后加入兩種或兩種以上發(fā)泡劑,并加入一種或兩種以上的催化劑,及表面活性劑;3)然后再在室溫下與水和一種或兩種以上芳香族異氰酸酯進行混合,然后發(fā)泡;4)最后將生成的泡沫于微波爐和高溫爐中使其熟化。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,所述的芳香型雙酐為苯四酸二酐、二苯酐醚。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述極性溶劑為DMF或DMAC中的一種或兩種。
4. 根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的方法,其特征在于,所述芳香族二胺為1,1' 二氨基二苯醚,1,4 二氨基二苯醚或亞甲基二苯胺中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權利要求l-4任意一項所述的方法,其特征在于,所述發(fā)泡劑為甲醇、乙醇或乙二醇乙醚中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權利要求l-5任意一項所述的方法,其特征在于,所述催化劑為Niax A-l、A-33、BL 17或K-19。
7. 根據(jù)權利要求l-6任意一項所述的方法,其特征在于,所述異氰酸酯為多苯基多異氰酸酯、亞甲基二甲苯二異氰酸酯或甲苯二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物。
8. 根據(jù)權利要求l-7任意一項所述的方法,其特征在于,步驟3)中混合采用在2500-4000rpm的高速攪拌器下攪拌4_15秒。
9. 根據(jù)權利要求1-8任意一項所述的方法,其特征在于,微波爐的功率在800-1200kw之間,熟化的時間為10-15分鐘;高溫烘箱中溫度為200-25(TC,時間為10-15分鐘。
10. 由權利要求l-9任意一項所述方法生產的軟質聚酰亞胺泡沫,其特征在于,所述軟質聚酰亞胺泡沫密度在4. 0-8. 0kg/m3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種軟質聚酰亞胺泡沫的生產方法,其包括如下步驟在極性溶劑中加入一種或兩種芳香型雙酐使其完全溶解,然后加入芳香族二胺,生成酰胺酸;反應后加入兩種或兩種以上發(fā)泡劑,并加入一種或兩種以上的催化劑,及表面活性劑;然后再在室溫下與水和一種或兩種以上芳香族異氰酸酯進行混合,然后發(fā)泡;最后將生成的泡沫于微波爐和高溫爐中使其熟化。本發(fā)明獲得聚酰亞胺泡沫柔軟,有彈性,密度在4.0-8.0kg/m3,具有較好的吸聲性能,阻燃性能。而且泡沫離火窒熄,散發(fā)的煙霧量極少,無滴落物。同時本發(fā)明聚酰亞胺泡沫還具有很好的保溫性能。本發(fā)明聚酰亞胺泡沫可適用于航空航天,軍用船舶等領域。
文檔編號C08G73/10GK101735457SQ201010034119
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權日2010年1月15日
發(fā)明者蔣衛(wèi)民 申請人:新陽橋科技有限公司