一种增韧改性的船舶用聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，所述改性聚酰亚胺链结构中的刚性基团之间包括柔性链段；所述刚性基团包括苯环或五元酰亚胺环；所述柔性链段包括含有双羟基的化合物接入聚酰亚胺的刚性基团之间所形成的柔性链段；所述改性聚酰亚胺主链上含有液体橡胶支链结构。本发明专利技术在组分中添加了低分子量的羟基增韧剂，起到了显著的增韧效果。而且在发泡过程中，液体橡胶改性聚酰亚胺泡沫共混体系存在不同程度的化学共聚反应，可有效解决聚酰亚胺泡沫脆性大、易掉渣的难题。泡沫掉渣率低，同时仍可保持较高的耐热性能和力学性能，对改善泡沫在船舶领域的应用性能和延长使用期限具有重要意义。而且工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种增韧改性的船舶用聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于船舶用聚酰亚胺泡沫材料
，涉及一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，尤其涉及一种增韧改性的船舶用聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
技术介绍
聚酰亚胺泡沫材料是一种轻质多孔材料，具有轻质、优异的耐高低温、隔热、吸音降噪、阻燃、绝缘等性能。高性能的聚酰亚胺泡沫长期可耐250～300℃，短时可耐400～500℃，是有机聚合物中热稳定性最好的材料之一。高性能耐辐照聚酰亚胺泡沫材料还可耐极低温，在-269℃的液态氦中不发生脆裂等优点，自20世纪60年代被成功研制以来，凭借其在耐高低温、阻燃防火、吸声降噪、耐氧化、耐水解等性能方面的优异表现，引起了高分子材料领域内的广泛关注，由此也推动了聚酰亚胺泡沫材料行业的迅速发展。近些年来，聚酰亚胺泡沫材料被誉为21世纪最有希望解决尖端核心科学技术问题的新材料之一，在航空航天、船舶、电子、新能源、轨道交通等许多高新
具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。聚酰亚胺泡沫固化后聚合物分子结构中主要为苯环和五元酰亚胺环，这种结构使得聚酰亚胺泡沫材料具有优异的耐热和防火性能。特别是在船舶领域，聚酰亚胺泡沫主要应用于船舶中存在较大温差的冷热界面部位，比如舱室装饰、甲板敷盖和覆层等，起防火、隔热和保温等作用。但聚酰亚胺泡沫材料脆性大、易碎、易粉化掉渣。通常情况下，在船舶专用聚酰亚胺泡沫的表面需要贴附保护层材料，而粉化掉渣的现象会造成泡沫粘结强度下降，从而导致保护层材料在施工过程中易破损脱落。这不仅影响聚酰亚胺泡沫的加工性能和使用寿命，而且从其中脱落的粉尘污染会对施工人员健康造成一定影响，进而在一定程度上限制了聚酰亚胺泡沫在船舶领域的推广运用。现有技术中对泡沫进行增韧改性可以有效解决掉渣的问题，主要有两种方法：一是内增韧，即在制备聚酰亚胺泡沫的过程中，引入一些既具有柔性链段又具有反应活性的低聚物，从结构上实现增韧；二是外增韧，即在原料混合阶段加入增韧剂。两种方法各有利弊，对于内增韧，若反应体系温度低，内增韧剂分子可参与聚合反应程度较低，无法完全实现在分子结构水平的改进；而外增韧的方法往往会导致材料的阻燃、力学和耐热等性能出现一定程度地下降。因此，如何找到一种适宜的聚酰亚胺泡沫改性方法，解决上述实际应用中存在的问题，降低泡沫掉渣率，对改善泡沫在船舶领域的应用性能和延长使用期限具有重要意义，也是诸多研发型生产厂商以及一线研究人员广为关注的焦点之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，特别是一种增韧改性的船舶用聚酰亚胺泡沫材料，本专利技术提供的增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，具有极低掉渣率，同时仍可保持优异的耐热性能和力学性能，而且工艺简单、易于控制，有利于实现工业连续化生产。本专利技术提供了一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，所述改性聚酰亚胺链结构中的刚性基团之间包括柔性链段；所述刚性基团包括苯环或五元酰亚胺环；所述柔性链段包括含有双羟基的化合物接入聚酰亚胺的刚性基团之间所形成的柔性链段；所述改性聚酰亚胺主链上含有液体橡胶支链结构。优选的，所述接入具体为：含有双羟基的化合物中两端的-OH官能团分别与二酐分子结构中苯环上的酸酐官能团，开环缩聚后，生成酯基团化学键连；所述含有双羟基的化合物包括二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚中的一种或多种；所述含有双羟基的化合物与所述聚酰亚胺的质量比为(3～5)：100。优选的，所述液体橡胶支链结构具体由：含有活性端基的液体橡胶中的活性端基官能团与聚酰亚胺链结构中的-OH、-COOH和-NCO官能团中的一种或多种，接枝进行化学键连后得到；所述活性端基包括端羟基、端羧基和端异氰酸酯基中的一种或多种；所述接枝后形成的基团包括酯基团和/或氨基甲酸酯基团；所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料包括船舶用增韧改性聚酰亚胺泡沫材料。优选的，所述含有活性端基的液体橡胶包括端羟基液体聚丁二烯橡胶、端羟基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体氟橡胶和端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶中的一种或多种；所述含有活性端基的液体橡胶与所述聚酰亚胺的质量比为(3～5)：100；所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料的开孔率为80％～99％；所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料的密度为5～45kg/m3；所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料的孔径为50～200μm。本专利技术提供了一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，按原料质量分数计，包括：优选的，所述异氰酸酯包括PB-1080、PM-2010、PM-2408、PM-200、PM-400、PM-700、NE-466、WB-07430、8019、8122、8214和PM-8223中的一种或多种；所述芳香族二酐包括ODPA、BPDA、BTDA、PMDA、BPADA和DSDA中的一种或多种；所述溶剂包括DMF、DMAC、NMP和DMSO中的一种或多种；所述低分子醇包括CH3OH、C2H5OH和C3H7OH中的一种或多种；所述羟基类增韧剂包括二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚中的一种或多种；所述催化剂包括胺类催化剂和/或金属催化剂。优选的，所述异氰酸酯的异氰酸根含量为28％～35％；所述活性端基液体橡胶包括端羟基液体聚丁二烯橡胶、端羟基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体氟橡胶和端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶的一种或多种；所述发泡剂包括丙酮、水、甲醇、乙醇和2-丁氧基乙醇中的一种或多种；所述泡沫稳定剂包括KF-50、KF-69、KF-96、KF-99、DC193和L550的一种或多种；所述催化剂包括三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、N-甲基吗啉、N,N'-二乙基哌嗪、N,N’-二乙基-2-甲基哌嗪、N,N'-双-(α-羟丙基)-2-甲基哌嗪、N-2-羟基丙基二甲基吗啉、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、硫醇二丁基锡、异辛酸钾、油酸钾、异辛酸钴和新癸酸钴中的一种或多种。本专利技术还提供了一种上述技术方案任意一项所述的增韧改性聚酰亚胺泡沫材料或上述技术方案任意一项所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将芳香族二酐、低分子醇和溶剂进行反应后，加入羟基类增韧剂再次反应后，得到发泡前体溶液；2)将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂和活性端基液体橡胶进行再次混合后，得到混合液；3)将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中进行发泡成型，最后经过固化后，得到增韧改性聚酰亚胺泡沫材料。优选的，所述反应的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述改性聚酰亚胺链结构中的刚性基团之间包括柔性链段；/n所述刚性基团包括苯环或五元酰亚胺环；/n所述柔性链段包括含有双羟基的化合物接入聚酰亚胺的刚性基团之间所形成的柔性链段；/n所述改性聚酰亚胺主链上含有液体橡胶支链结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述改性聚酰亚胺链结构中的刚性基团之间包括柔性链段；
所述刚性基团包括苯环或五元酰亚胺环；
所述柔性链段包括含有双羟基的化合物接入聚酰亚胺的刚性基团之间所形成的柔性链段；
所述改性聚酰亚胺主链上含有液体橡胶支链结构。


2.根据权利要求1所述的增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述接入具体为：
含有双羟基的化合物中两端的-OH官能团分别与二酐分子结构中苯环上的酸酐官能团，开环缩聚后，生成酯基团化学键连；
所述含有双羟基的化合物包括二乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、聚乙二醇200、聚乙二醇400、间苯二酚-双(β-羟乙基)醚和氢醌-双(β-羟乙基)醚中的一种或多种；
所述含有双羟基的化合物与所述聚酰亚胺的质量比为(3～5)：100。


3.根据权利要求1所述的增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述液体橡胶支链结构具体由：含有活性端基的液体橡胶中的活性端基官能团与聚酰亚胺链结构中的-OH、-COOH和-NCO官能团中的一种或多种，接枝进行化学键连后得到；
所述活性端基包括端羟基、端羧基和端异氰酸酯基中的一种或多种；
所述接枝后形成的基团包括酯基团和/或氨基甲酸酯基团；
所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料包括船舶用增韧改性聚酰亚胺泡沫材料。


4.根据权利要3所述的增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述含有活性端基的液体橡胶包括端羟基液体聚丁二烯橡胶、端羟基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体氟橡胶和端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶中的一种或多种；
所述含有活性端基的液体橡胶与所述聚酰亚胺的质量比为(3～5)：100；
所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料的开孔率为80％～99％；
所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料的密度为5～45kg/m3；
所述增韧改性聚酰亚胺泡沫材料的孔径为50～200μm。


5.一种增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，按原料质量分数计，包括：





6.根据权利要求5所述的增韧改性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述异氰酸酯包括PB-1080、PM-2010、PM-2408、PM-200、PM-400、PM-700、NE-466、WB-07430、8019、8122、8214和PM-8223中的一种或多种；
所述芳香族二酐包括ODPA、BPDA、BTDA、PMDA、BPADA和DSDA中的一种或多种；
所述溶剂包括DMF、DMAC、NMP和DMSO中的一种或多种；
所述低分子醇包括CH3OH、C2H5OH和C3H7OH中的一种或多种；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，聂赫然，顾铭茜，黄志成，周鹤，
申请(专利权)人：江苏中科聚合新材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32