一種制備聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的制備方法，其原料由下述成分按重量組成：聚酰亞胺1份，酚和醛1～10份，去離子水85～97份，乙三胺0.5份，催化劑A0.4份、催化劑B0.1份。主要步驟為：先制備聚酰亞胺水溶性前驅(qū)體溶液，再進行酚醛水凝膠的制備，最后將聚酰亞胺前驅(qū)體溶液與水凝膠中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交聯(lián)再酸洗老化，溶劑置換和常壓干燥最后得到聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠；所述的氣凝膠材料表觀密度為0.03g/cm3～0.5g/cm3、比表面積為400～900M2/g、氣凝膠孔徑尺寸為5～50nm、導熱系數(shù)為0.012～0.025W/m.k、耐溫范圍-130～800℃，具有較好的機械性能和加工性能，絕緣性性能優(yōu)異，適用溫度廣，隔熱性能優(yōu)異。
【專利說明】一種制備聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)泡材料領(lǐng)域，具體涉及一種制備聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]相比于傳統(tǒng)泡沫材料，氣凝膠具有更高的比強度、比表面積，且孔徑更細小均勻隔熱隔音性能更好，因此具有很高的研究價值；氣凝膠自1931年出現(xiàn)至今主要分為無機氣凝膠和有機氣凝膠兩大類，而相比于無機氣凝膠，因為有機氣凝膠含有碳元素，碳元素具有很好的吸收熱輻射的能力，這種作用尤其在高溫下比較明顯，因此其高溫隔熱性能明顯強于無機氣凝膠；酚醛泡沫的隔熱性能在所有泡沫中最好，但由于其易粉化掉渣，易脆性限制了其應用，采用酚醛氣凝膠的制備方法能很大程度上改善其這些方面的缺點。
[0003]但傳統(tǒng)酚醛氣凝膠的制備過程中，干燥步驟是一個制約其應用的主要問題，因為氣凝膠骨架強度不高，如果采用常壓干燥的方法由于水的張力作用以及其他應力作用會導致骨架坍塌而使氣凝膠制備失敗，所以必須采用超臨界二氧化碳制備方法，這樣成本太高、操作困難，因此，如何能夠在常溫、常壓下實現(xiàn)酚醛氣凝膠的制備，一直是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有酚醛氣凝膠存在的韌性即沖擊強度差、強度剛性不高、干燥方法困難加工成型穩(wěn)定性不好、使用期過短等缺陷與不足，本發(fā)明提供了一種聚酰亞胺(PI)改性酚醛氣凝膠的制備方法，工藝簡單可行，能夠經(jīng)濟高效地制備出綜合性能優(yōu)良且密度可控的改性酚醛氣凝膠，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
[0005]一種制備聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法，包括以下步驟，以重量份計:
[0006]a)將1份的聚酰亞胺溶入0.5份的乙三胺和18份的去離子水中，制成聚酰亞胺前驅(qū)體溶液；
[0007]b)將I~10份酚醛混合物溶入70~79份去離子水中，再加入0.4份催化劑A，于70°C下超聲反應，至生成為淺紅色透明狀水凝膠；所述酚醛混合物中酚與醛的摩爾比為
I:2 ；
[0008]c)將步驟a獲得的聚酰亞胺前驅(qū)體溶液加入步驟b獲得的水凝膠中，再緩慢加入
0.1份催化劑B，于80~95°C下超聲反應，直至生成橙黃色透明狀水凝膠；
[0009]d)將所得水凝膠放入5 %乙酸酸洗老化2天，放入丙酮溶劑置換3天，最后常壓干燥，即得到聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠；
[0010]所述催化劑A為碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鋇、氫氧化銨、氫氧化鈣、乙胺中的一種或兩種；所述催化劑B為4- 二甲氨基吡啶或吡啶。
[0011]本發(fā)明中，優(yōu)選的，步驟b所述酚醛混合物中酚為間苯二酚、I，4對苯二酚中的一種或他們的混合，醛為甲醛、糠醛中的一種或他們的混合。
[0012]本發(fā)明中，優(yōu)選的，所述聚酰亞胺為熱塑性聚酰亞胺，分子量在I~5萬之間，分

【權(quán)利要求】
1.一種制備聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法，包括以下步驟，以重量份計: a)將1份的聚酰亞胺溶入0.5份的乙三胺和18份的去離子水中，制成聚酰亞胺前驅(qū)體溶液； b)將I~10份酚醛混合物溶入70~79份去離子水中，再加入0.4份催化劑A，于70°C下超聲反應，至生成為淺紅色透明狀水凝膠時結(jié)束反應；所述酚醛混合物中酚與醛的摩爾比為1:2 ； c)將步驟a獲得的聚酰亞胺前驅(qū)體溶液加入步驟b獲得的水凝膠中，再加入0.1份催化劑B，于80~95°C下超聲反應，直至生成橙黃色透明狀水凝膠時結(jié)束反應； d)將步驟c所得水凝膠酸洗老化，溶劑置換、常壓干燥后，即得到聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠； 所述催化劑A為碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鋇、氫氧化銨、氫氧化鈣、乙胺中的一種或兩種；所述催化劑B為4- 二甲氨基吡啶或吡啶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法，其特征在于，步驟b所述酚醛混合物中酚為間苯二酚、1，4對苯二酚中的一種或他們的混合，醛為甲醛、糠醛中的一種或他們的混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法，其特征在于，
所述聚酰亞胺分子式為
，其中X為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法，其特征在于，所述聚酰亞胺是這樣獲得的:將二胺溶于二甲基乙酰胺中，加入二酐，所加入二胺與二酐的摩爾比為1: 1.05，攪拌反應4h，滴加0.1mL 3-氨丙基三甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌反應4h后，將反應產(chǎn)物先以去離子水洗滌，過濾，再用蒸餾水洗滌后，100°C烘干、粉碎，即獲得聚酰亞胺。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述聚酰亞胺改性酚醛氣凝膠的方法，其特征在于，所述二酐為均苯四甲酸二酐，所述二胺為4，4’ - 二氨基二苯甲烷、4，4’ - 二氨基二苯砜、4，4’ - 二氨基二苯醚、間苯二胺中的一種。
【文檔編號】C08L61/14GK104177644SQ201410396169
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】姚正軍, 姚芮, 周金堂, 劉沛江 申請人:南京航空航天大學