一種低密度聚酰亞胺泡沫及其生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種低密度聚酰亞胺泡沫的生產工藝。屬于聚合物制備和發泡技術領 域。
【背景技術】
[0002] 聚酰亞胺是一種耐熱性很好的聚合物，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、艦船等領域。聚酰亞胺泡沫材料不僅保持了其樹脂優異 的耐溫、阻燃性能，還具有突出的透波特性以及質量輕、柔性及回彈性好，使用方便。
[0003] 目前用于保溫隔熱的材料主要是聚氨酯和酚醛泡沫，但聚氨酯泡沫無阻燃性，且 燃燒時會產生大量煙霧，煙密度大；酚醛泡沫雖具有阻燃性，但該泡沫沒有強度，易粉化，而 聚酰亞胺泡沫既具有泡沫的保溫隔熱性，且具有不燃煙密度極小的優點。
[0004] 有些聚酰亞胺泡沫采用熱塑性聚酰亞胺粉末加發泡劑在高溫發泡而成，泡孔的均 勻性和工藝的穩定性較差。
[0005] US5298531和5122546、5077318中，都是采用先生成預聚體，再于該溶液中加入 二胺，待反應完全后去除溶液中的小分子成粉末，以后通過高溫發泡，其主要缺點是泡沫密 度太高。
[0006] US7541388和CN201010034119公開的聚酰亞胺泡沫制備方法，都是通過與異氰 酸酯反應發泡制備密度較低的聚酰亞胺泡沫。其主要缺點是含有異氰酸酯反應，毒性較大， 且產品機械強度較低。
[0007] 現有聚酰亞胺泡沫生產技術大都停留在實驗狀態，很少有中試放大工藝。另外低 密度聚酰亞胺泡沫制備方法較少，且制備出性能相對較差。
【發明內容】
[0008] 針對現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：提供一種生產工藝簡單、對 環境污染小、能源利用率高且生產得到低密度聚酰亞胺泡沫塑料的生產工藝。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是： 本發明提供的低密度聚酰亞胺泡沫，包括下列重量份數的組分：芳香二酐30-35份、極 性溶液40-50份、芳香二胺10-30份、催化劑1-2份、發泡劑1-10份。
[0010] 進一步的，本發明提供三組低密度聚酰亞胺泡沫的優選配方，包括下列重量份數 的組分：（1)芳香二酐30份、極性溶液40份、芳香二胺20份、催化劑1份、發泡劑9份。
[0011] (2)芳香二酐30份、極性溶液50份、芳香二胺15份、催化劑1份、發泡劑4份。
[0012] (3)芳香二酐35份、極性溶液40份、芳香二胺20份、催化劑1份、發泡劑4份。
[0013] 本發明提供的配方中：所述芳香二酐為PMDA、BTDA、BPDA、BPADA中的一種或兩種。 所述芳香二胺為〇DA、m-PDA、p-PDA、MDA中的一種或兩種。
[0014] 所述催化劑為咪唑、異喹啉，三乙胺，取代吡啶。
[0015] 所述極性溶液為乙醇，丙醇，DMF，DMAC中的一種或兩種。
[0016] 所述發泡劑為正戊烷、己烷、乙醚、石油醚、甲醇、水中的一種或兩種。
[0017] 本發明還提供一種制備所述的低密度聚酰亞胺泡沫的生產工藝，包括下列步驟： (1) 將芳香二酐置于反應釜內，再加入極性溶液，加熱反應釜直至反應釜內固體顆粒完 全溶解，50-90°C使其酯化完全，l-5h; (2) 0-40°C下加入芳香二胺和一種或兩種以上催化劑生成酰胺酸溶液，反應0. 5-2h，再 加入發泡劑反應l_2h，得前驅體溶液； (3) 將上述步驟（2)中的釜內物料冷卻至室溫后，將溶液加入噴霧干燥設備內 50-100°C進行干燥，0. 5-3h，制成粉末，回收產生廢液； (4) 將粉末放入模具后于置于微波發泡爐內進行微波發泡，0. 5-3h，制備成泡沫體； (5) 將步驟（4)中泡沫放入固化設備進行熟化0. 5-3h，得聚酰亞胺泡沫。
[0018] 所述步驟（4)中的微波發泡爐為隧道式微波發泡爐，將粉末均勻地布在隧道式微 波發泡爐的前端模具中，隨發泡爐的輸送裝置連續經過微波爐微波加熱爐腔，生成高度開 孔的泡沫塑料。
[0019] 所述步驟（4)中用于微波發泡的微波爐的微波頻率1000MHz，微波發泡的生長時 間為45分鐘，微波爐發泡爐腔溫度為60-75°C。
[0020] 本發明的有益效果是： 與現有技術相比，本發明提供的聚酰亞胺泡沫的生產工藝，生產工序簡單、生產成本 低；產品的VOC殘留量不超過lOppm，非常安全環保；生產中，將微波發泡過程和烘箱烘焙過 程中產生的尾氣經收集后引至焚燒爐中焚燒后，經引風機高空排放，不會對環境的造成污 染。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0022] 實施例1 本實施例提供的低密度聚酰亞胺泡沫的生產工藝，包括以下步驟： (1)將定量的PMDA置于反應爸內，再加入一定量的乙醇溶液，加熱反應爸直至反應爸 內固體顆粒完全溶解，50°C使其酯化完全，3h。
[0023] (2)然后KTC下將定量的p-PDA和三乙胺加入1溶液生成酰胺酸溶液，反應lh， 再加入發泡劑反應lh，得前驅體溶液。
[0024] (3)將上述步驟2中的釜內物料冷卻至室溫后，將溶液加入噴霧干燥設備內進 行干燥，I. 5h制成粉末，回收產生廢液。
[0025] (4)將粉末放入模具后于置于微波加熱爐腔內進行微波發泡，生成高度開孔的 聚酰亞胺泡沫塑料； (5)將4中泡沫放入固化設備中進行熟化2h，得聚酰亞胺泡沫。
[0026] 所述的生產工藝中，原料PMDA、PDA及乙醇溶液的重量份數比為30 : 15 : 50。
[0027] 所述的步驟2中，PDA與三乙胺的投料重量份數比為15 : 1。
[0028] 所述步驟2中發泡劑為正戊烷，PDA與正戊烷重量份數比為15 : 4。
[0029] 所述步驟3中噴霧干燥設備腔體溫度為90°C。
[0030] 所述步驟4中的微波發泡爐為隧道式微波發泡爐，將粉末均勻地布在隧道式微波 發泡爐的前端模具中，隨發泡爐的輸送裝置連續經過微波爐微波加熱爐腔，生成高度開孔 的泡沫塑料。
[0031] 所述步驟4中用于微波發泡的微波爐的微波頻率1000MHz，微波發泡的生長時間 為45分鐘，微波爐發泡爐腔溫度為60°C。
[0032] 所述步驟4的微波發泡過程和步驟5的烘箱烘焙過程中產生的尾氣經收集后引 至焚燒爐中焚燒后，經引風機高空排放； 所述的生產工藝制備得到的聚酰亞胺泡沫塑料，其產品中VOC殘留量不超過lOppm。
[0033] 實施例2 本發明提供的低密度聚酰亞胺泡沫的生產工藝，包括以下步驟： (1)將定量的BTDA置于反應爸內，再加入一定量的丙醇溶液，加熱反應爸直至反應爸 內固體顆粒完全溶解，60°C使其酯化完全，3h。
[0034] (2)然后0