本發(fā)明涉及耐高溫技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合氈材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)的進(jìn)步，人們對(duì)能源的需求不斷增加，尤其是我國能源長期存在不足，能源緊張成為嚴(yán)重困擾國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大問題，這迫使工業(yè)各部門重新考慮能源的開發(fā)利用方式和節(jié)能的措施。目前用于保溫隔熱的主要材料是聚氨酯泡沫和酚醛泡沫。但聚氨酯泡沫不阻燃，且在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量低落物和大量的煙霧，煙密度達(dá)到了80％以上；酚醛泡沫具有良好的阻燃性能，但是該泡沫沒有強(qiáng)度，易粉化，且密度太高。而聚酰亞胺泡沫燃燒時(shí)沒有滴落，其煙密度僅有8％。
聚酰亞胺是一種耐熱性極好的聚合物，具有良好的力學(xué)、耐腐蝕和耐輻射性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事等領(lǐng)域。泡沫的聚酰亞胺材料不僅保持了原數(shù)值優(yōu)異的耐溫、阻燃等性能，還具有突出的透波特性以及質(zhì)量輕、柔性回彈性好、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。
聚酰亞胺分為硬質(zhì)聚酰亞胺和軟質(zhì)聚酰亞胺，其中軟質(zhì)熱塑性聚酰亞胺泡沫使用熱塑性聚酰亞胺粉末在高溫發(fā)泡而成，利用聚酰亞胺泡沫材料與其他材料制備形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮材料和復(fù)合結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)勢。
us5298531中公開的專利中，是采用生成預(yù)聚體，在再加入芳香族或脂肪族二胺，待反應(yīng)完全后去除溶液中的小分子成粉末，通過高溫使其放出水和甲醇等小分子的方法發(fā)泡，缺點(diǎn)是具體干燥復(fù)雜。
cn101402895a公開的一種新型耐高溫聚酰亞胺泡沫的合成方法，其也是通過雙酐酯化，于溶液中加入雙胺的防范產(chǎn)生粉末預(yù)聚體，通過兩步法產(chǎn)生聚酰亞胺泡沫塑料，但是得到的是硬質(zhì)泡沫材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開了一種阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合材料及其制備方法，該方法阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合氈材料，其結(jié)構(gòu)是由反射型阻燃復(fù)合結(jié)構(gòu)和聚酰亞胺泡沫復(fù)合而成，聚酰亞胺泡沫位于兩層反射型阻燃復(fù)合結(jié)構(gòu)的中間層位置，復(fù)合氈a級(jí)不燃，導(dǎo)熱系數(shù)為0.02～0.05w/(m·k)，厚度為0～25mm，容重為3～25kg/m3；
本發(fā)明同時(shí)還公開了不同填充氣體的聚酰亞胺泡沫，通過反應(yīng)原料的自身反應(yīng)，產(chǎn)生不同的氣體，進(jìn)行發(fā)泡，得帶不同填充氣體的軟質(zhì)聚酰亞胺泡沫材料。
本發(fā)明采用在保證阻燃防火隔熱材料具有較好阻燃性能的同時(shí)又能夠滿足良好的耐溫性要求。聚酰亞胺泡沫材料主要是通過原料自身反應(yīng)進(jìn)行發(fā)泡，并輔助以催化劑，得到填充不同的氣體的聚酰亞胺泡沫，所得到的聚酰亞胺泡沫材料與反射型復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)合，兩者之間采用樹脂材料進(jìn)行粘結(jié)。所述阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合氈材料阻燃性a級(jí)不燃，具有一定的耐溫性。用于制造車輛、船舶、飛行器和火箭的構(gòu)造材料、用于制造飛行器內(nèi)部和外部零件、用于制造任何類型的絕緣材料、用于制造絕緣面板、管道和容器絕緣體、用于制造吸聲材料、用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙、用于制造磨盤等，主要用于航空航天、高鐵、艦船及潛艇等保溫領(lǐng)域。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案：一種阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合氈材料及其制備方法，結(jié)構(gòu)中泡沫復(fù)合材料中聚酰亞胺泡沫結(jié)構(gòu)均勻，泡孔細(xì)膩，復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)為0.02～0.05w/(m·k)，厚度為0～25mm，容重為3～25kg/m3。
本發(fā)明的阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合氈材料，阻燃等級(jí)為a級(jí)不燃，且聚酰亞胺泡沫中填充不同的氣體(co2、n2、nh3)，其制備過程：采用熱壓法將玻璃纖維布和鋁箔進(jìn)行復(fù)合，形成鋁箔復(fù)合玻璃纖維布，其特征在于熱壓溫度在180～250℃，復(fù)合輥壓力為0.4mpa～0.8mpa，玻璃纖維布和鋁箔運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度為10～20m/min；將得到的鋁箔復(fù)合玻璃纖維布與聚酰胺類薄膜干式復(fù)合方法進(jìn)行復(fù)合，每層通過粘結(jié)劑粘合一起，經(jīng)熱壓輥壓合并經(jīng)冷卻輥冷卻，得到三層復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)，其特征在于復(fù)合輥壓力為0.4mpa～0.8mpa，鋁箔復(fù)合玻璃纖維布和聚酰胺薄膜運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度為15～25m/min，熱壓輥的溫度為80～110℃，冷卻輥的溫度為30～50℃；將三層復(fù)合結(jié)構(gòu)與聚酯薄膜進(jìn)行復(fù)合，通過改性酚醛樹脂或鄰苯二甲酸酐環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑進(jìn)行粘合，經(jīng)熱壓輥壓合并經(jīng)冷卻輥冷卻，得到四層復(fù)合結(jié)構(gòu)，復(fù)合輥壓力為0.4～0.8mpa，三層復(fù)合結(jié)構(gòu)和聚酯薄膜運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度為15～25m/min，熟化溫度為40～60℃，時(shí)間為1～3小時(shí)。
在極性溶劑dmac中加入一種或兩種以上二元酐或多元酸和多異氰酸酯等原材料，使其完全溶解，緩慢加熱至80～130℃，極性溶劑與原料的配比為5∶1～1∶1；將得到的溶液溫度降至30～60℃，加入催化劑所加催化劑含量為原料量的1/1000～1/500，預(yù)加熱溫度在100～250℃；溫度降至室溫狀態(tài)下，開始自由發(fā)泡產(chǎn)生氣體，生成聚酰亞胺泡沫材料，氣體為co2、n2、nh3中的一種；將得到的泡沫材料先在100～200℃中處理10～15min，然后在180～250℃中處理10～15min；將得到的薄膜結(jié)構(gòu)與得到的泡沫材料進(jìn)行復(fù)合，薄膜結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)劑與中間層泡沫結(jié)構(gòu)復(fù)合在一起；將得到的成品置于常溫下熟化30～45min，得到阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合材料。
在上述所選材料中，玻璃纖維布面密度為100～200g/m2，鋁箔厚度為0.1～8μm，聚酰胺類薄膜重量為15～20g/m2，聚酯類薄膜重量為15～21g/m2；聚酰亞胺泡沫厚度為0～20mm，容重為3～20kg/m3，泡沫中含co2、n2、nh3氣體中的一種；聚酰亞胺泡沫復(fù)合材料的原料為二酸、二胺、二酐或四酸、多異氰酸酯、小分子羧酸、多聚甲醛、p，p’一氧雙(苯磺酰肼)、偶氮二酰胺中的一種或多種；并在制備過程中添加了催化劑，催化劑為雜環(huán)胺、叔胺如三亞乙基二胺、二甲基羥乙胺、異喹啉，辛酸亞錫、辛酸鋁、辛酸鐵；粘結(jié)劑為改性酚醛樹脂和鄰苯二甲酸酐環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑中的一種。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
實(shí)施例1
本發(fā)明提供一種阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合氈材料，首先采用熱壓法將玻璃纖維布和鋁箔進(jìn)行復(fù)合，鋁箔復(fù)合玻璃纖維布；添加粘結(jié)劑，將得到的反射型復(fù)合璃纖維布與聚酰胺類薄膜進(jìn)行復(fù)合，得到三層復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)，其特征在于通過干式復(fù)合的方式進(jìn)行復(fù)合，每層通過粘結(jié)劑粘合一起，經(jīng)熱壓輥壓合并經(jīng)冷卻輥冷卻；冷卻后放入熟化室內(nèi)，熟化溫度為40℃，時(shí)間為15min；在極性溶劑dmac中加入二元酐或四元酸，充分溶解后再加入多異氰酸酯，待兩者完全溶解后，生成不穩(wěn)定的中間體，氨基甲酸，此時(shí)加入催化劑雜環(huán)胺，并進(jìn)行預(yù)加熱處理；加熱開始后開始發(fā)泡產(chǎn)生co2氣體，生成聚酰亞胺泡沫材料；預(yù)固化是在固化爐中150℃中固化10分鐘，后固化是在高溫爐中220℃中固化10min。將步驟(3)得到的薄膜結(jié)構(gòu)與得到的中間層泡沫材料進(jìn)行復(fù)合，薄膜結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)劑與中間層泡沫結(jié)構(gòu)復(fù)合再一起；將得到的成品置于常溫下熟化30min，得到阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合材料。
阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合氈材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)采用熱壓法將玻璃纖維布布110g/m2和5μm鋁箔進(jìn)行復(fù)合，鋁箔復(fù)合玻璃纖維布；
(2)將步驟(1)得到的鋁箔復(fù)合玻璃纖維布與18g/m2聚酰亞胺薄膜進(jìn)行復(fù)合，得到三層復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)，其特征在于通過干式復(fù)合的方式進(jìn)行復(fù)合，每層通過粘結(jié)劑粘合一起，經(jīng)熱壓輥壓合并經(jīng)冷卻輥冷卻，熱輥溫度為200℃，冷卻輥溫度為50℃；
(3)與18g/m2的pet薄膜進(jìn)行復(fù)合，通過改性酚醛樹脂或鄰苯二甲酸酐環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑進(jìn)行粘合，經(jīng)熱壓輥壓合并經(jīng)冷卻輥冷卻，得到四層復(fù)合結(jié)構(gòu)，復(fù)合輥壓力為0.6mpa，三層復(fù)合結(jié)構(gòu)和聚酯薄膜運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度為15m/min，熟化溫度為60℃，時(shí)間為1小時(shí)；
(4)在200g極性溶劑dmac中加入75g四元酸和40g多異氰酸酯材料，使其完全溶解，并緩慢加熱至100℃；
(5)將上述得到的溶液溫度降低至40℃，加入0.1g催化劑雜環(huán)胺；
(6)溫度降至室溫下，開始自由發(fā)泡15min，產(chǎn)生co2氣體，生成聚酰亞胺泡沫材料；
(7)將上述所得聚酰亞胺泡沫材料進(jìn)行固化處理，預(yù)固化是在固化爐中150℃中固化10min，后固化是在高溫爐中220℃中固化10min；
(8)將固化完成的聚酰亞胺泡沫材料與反射型復(fù)合結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)劑鄰苯二甲酸酐環(huán)氧樹脂復(fù)合在一起，常溫下熟化30min，即可獲得阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合材料。
所得的阻燃防火聚酰亞胺泡沫復(fù)合材料a級(jí)不燃，容重為21kg/m3，導(dǎo)熱系數(shù)為0.021w/(m·k)，厚度為15mm，其中聚酰亞胺泡沫材料發(fā)泡均勻，泡孔細(xì)膩。
上述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。