CN102134395B - 一种改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。由芳香二胺、芳香三胺与芳香二酐和/或芳香酸酯形成的超支化/线性聚酰胺酸预聚物、催化剂、表面活性剂、助剂、及异氰酸酯经反应、固化得到的一种改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料。分子结构中间段为芳香二胺、芳香三胺与芳香二酐和/或芳香酸酯形成的超支化/线性段，侧链为芳香二酐和/或芳香酸酯与异氰酸酯形成的交联或/和线性段，本发明聚酰亚胺泡沫材料制备工艺简单，收缩率为-50.75％～23.67％，密度为4.0kg/m3～31.0kg/m3，玻璃化转变温度为230℃～320℃，是柔性吸声降噪高分子泡沫材料，主要适用于航空航天、舰船和电子工业领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺泡沫材料是一种新型的具有特定化学结构、耐高低温区域为-250℃～450℃、无有害物质释放的轻质材料，具有优异的隔热吸声性能、良好的介电性能、良好的柔弹性、强度可设计、耐辐照、耐溶剂、难燃和低发烟等性能。聚酰亚胺泡沫材料的性能决定其具有多种用途，目前越来越多地用作航空航天、舰艇和微电子等高新技术领域的承力、隔热、减震降噪和绝缘等方面的关键材料。
目前聚酰亚胺泡沫材料的制备方法较多，美国专利US3249561、US3310506、及英国专利GB999578通过制备聚酰胺酸溶液，然后加入化学酰亚胺化试剂，剧烈搅拌引入气泡，制备片状聚酰亚胺泡沫。但是，这种方法制备的泡沫材料孔径不均匀且化学发泡剂容易残留在泡沫中。
US3483144采用球磨法制备聚酰亚胺泡沫。在球磨熔融状态下二酐和二胺溶解并最终反应生成水发泡形成泡沫。该法的缺陷是泡孔不均匀，尺寸稳定性差，反应产生的发泡剂水含量很少，仅能制备密度约为430kg/m3的高密度聚酰亚胺泡沫材料。
US4305796、US4439381、US4822537通过微波发泡技术代替烘箱加热制备聚酰亚胺泡沫，其发泡及酰亚胺化速度快，效率高，但该法制备的泡沫缺陷多，密度不均匀。
欧洲专利EP0376592公开了一种挤出发泡制备聚酰亚胺泡沫的方法。将热塑性聚酰亚胺在380℃～410℃温度范围内熔融挤出，通过加入发泡剂或在口模处减压降温发泡。该法缺陷是工艺条件较难控制，泡沫孔径不均匀。
WO9962984、美国专利US4656198、US4670478、US4647597、US4425441、US6133330、US6180746B1、US6084000、US6180746B1、US6084000及中国专利CN101402795A、CN200710119168.4报道了采用粉/微球发泡制备聚酰亚胺泡沫的方法。将二酐及其衍生物在小分子醇和醚的溶液中酯化，然后向酯化溶液中加入二胺进行反应，得到聚酰胺酸预聚物溶液，再通过干燥、粉碎，得到聚酰胺酸前驱体粉，然后高温制备聚酰亚胺微球和聚酰亚胺泡沫。
US4900761、US5122546A、US5096932、US5234966、US5298531、US4952611A、US5064867先将二酐在醇和水中酯化，然后加入二胺、发泡剂等制备聚酰亚胺前驱体溶液，在一定温度下将部分前驱体溶液加热制成前驱体粉，然后将前驱体粉与水或聚酰亚胺前驱体溶液混合制成浆状物，再在微波炉或烘箱中加热制备聚酰亚胺泡沫，或直接对聚酰亚胺前驱体溶液进行高温处理制备聚酰亚胺泡沫。该法中发泡剂作为一个独立主体会导致泡沫产生非均一多孔结构，同时在泡孔壁上会残留发泡剂。
CN1528808A公开了一种聚醚偶联前体过程制备聚酰亚胺泡沫的方法。将二酐在小分子醇和单羟基聚醚中酯化，然后加入二胺和小分子醚充分反应，烘干后研磨成粉，高温下制备聚酰亚胺微球和聚酰亚胺泡沫。
CN101456967A通过将致孔剂加入到热塑性聚酰亚胺粉料中制得复合粉料，然后在20MPa～50MPa的高压及280℃～330℃的高温下制备聚酰亚胺多孔材料。该法的缺陷是发泡压力大、温度高、耗能、且材料密度大。
上述方法中采用二酸二酯中间体与二胺反应制备聚酰胺酸前驱体粉末或微球，然后高温制备的聚酰亚胺泡沫综合性能较好，但不能得到宽密度范围的聚酰亚胺泡沫，尤其是不能得到低密度的制品；同时中间体不易控制，副产物较多，可生成三酯或四酯等影响最终泡沫性能；另外，该法制备的泡沫主要为闭孔、隔热聚酰亚胺泡沫，与本发明内容无关。
美国专利US5900440、US4177333通过将催化剂加入到二酐和异氰酸酯的混合物中，然后高温处理制备聚酰亚胺泡沫。先在较低的温度下搅拌混合物，当反应生成的CO2释放量为混合物总质量的1wt％～8wt％时，终止反应并将混合物从容器中移出，研磨成粉或直接倒入模具内高温发泡，得到聚酰亚胺泡沫材料。该法可制备低密度开孔聚酰亚胺泡沫，但缺陷是工艺复杂，CO2释放量不易控制，且泡沫收缩严重。
US5153234公开了一种将二酐、异氰酸酯、催化剂等在容器中混合均匀，然后倒入预热的模具内，在200℃～250℃下保持5分钟～15分钟获得聚酰亚胺泡沫的方法。该法可制备低密度的聚酰亚胺泡沫材料，但缺陷是材料酰亚胺化程度不够，泡沫掉渣，易变形，废品率高。
US3772216通过将二酐、异氰酸酯、催化剂、表面活性剂和少量的水混合并搅拌均匀，然后放入烘箱加热至110℃～330℃，利用原位产生的CO2发泡制备聚酰亚胺泡沫。该法可制备密度为16kg/m3～96kg/m3的隔热阻燃聚酰亚胺泡沫，缺陷是发泡温度高，耗能，成本高。
US4263410公开了一种将二酐和异氰酸酯在糠醇、浓磷酸、及辛酸亚锡存在的条件制备聚酰亚胺泡沫材料的方法。该法制备的泡沫具有较好的耐热性。但缺陷是糠醇和浓磷酸的反应热不能使聚酰亚胺泡沫固化完全，制品合格率低。
美国专利US4804504、US4814357、US4855332、US4952611、US5064867报道了一种柔性聚酰亚胺泡沫的制备方法。将二酐或其衍生物在醇类(R-OH)溶剂中酯化，加入二胺、吡啶和表面活性剂制备预聚体溶液，溶液在一定的温度下烘干后，制成粉体，然后倒入模具中经微波辐射、高温烘箱加热制得柔性聚酰亚胺泡沫。该法制备的泡沫柔性好，且开孔率高，但缺陷是工艺复杂，成本高。
WO2004072032A2、美国专利US6956066B2、US7541388、US2006063848、US20040249002、及中国专利CN101402743A公开了一种将二酐及其衍生物溶解在极性溶剂中，加入发泡剂、催化剂、表面活性剂、阻燃剂等制备泡沫前体溶液；然后将前体溶液与异氰酸酯经混合、发泡、固化得到聚酰亚胺泡沫材料的方法。该法制备的聚酰亚胺泡沫综合性能较好，但缺陷是泡沫在固化成型过程中变形严重，收缩率大，导致原材料利用率低。
中国专利CN101407594A公开了一种将二酐、含活性端基的硅氧烷、低分子醇、催化剂和表面活性剂在极性溶剂中形成泡沫前体溶液；然后将溶液按比例与异氰酸酯混合，经发泡、固化得到聚酰亚胺泡沫材料的方法。该法将硅氧烷的柔性链段引入到了聚酰亚胺刚性分子主链上，提高了分子链的柔顺性，从而使泡沫的加工性能大幅度提高。但是，该法的缺陷是泡沫在固化成型过程中收缩率大，材料有效利用率低。
目前，轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料主要采用液相发泡制备，其形成需经历发泡过程和固化过程两个阶段。由于泡孔结构在固化初始阶段不稳定或不牢固，泡孔壁强度较弱，而残留的溶剂和发泡剂的进一步挥发使得泡孔压差增大，泡沫体则在压差作用下发生收缩，即成型收缩，严重时可达到30％以上，导致废品率高、材料浪费严重，成本居高不下，满足不了各高新技术领域对其尺寸稳定性的要求。因此，开发低收缩、高尺寸稳定性、轻质、柔性聚酰亚胺泡沫材料，使其既可作高温吸声材料使用，也可作低收缩高尺寸稳定性夹心材料使用是急需解决的瓶颈技术问题。
针对以上缺陷，本发明基于主要成分的结构设计和材料的组分设计，通过采用二胺、三胺与二酐和/或酸酯在极性溶剂中预聚得到超支化/线性聚酰胺酸预聚物，既在分子主链上引入了柔曲性热塑单元，又赋予后期合成的泡沫前体溶液一定的刚性，而泡沫前体溶液与异氰酸酯混合发泡得到含有酰亚胺环的刚性结构，在热处理固化阶段，刚性结构与柔曲性结构间的协同作用，最终制备出低收缩低成本轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料。本发明的主要特点是可通过调节二胺、三胺的加入量来调节体系中热塑性结构和热固性结构的比重，从而达到对泡沫体积收缩率控制的效果。
发明内容
本发明所述的一种改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，其特征在于：由芳香二胺、芳香三胺与芳香二酐和/或芳香酸酯按摩尔比混合在极性溶剂中反应形成超支化/线性聚酰胺酸预聚物；然后加入剩余的芳香二酐和/或芳香酸酯、催化剂、表面活性剂、及助剂形成泡沫前体溶液；泡沫前体溶液与异氰酸酯在模具内反应形成泡沫中间体；经过微波辐射或/和烘箱加热固化后得到改性轻质柔性多孔聚酰亚胺泡沫材料。分子结构中间段为芳香二胺、芳香三胺与芳香二酐和/或芳香酸酯形成的超支化/线性段，侧链为芳香二酐和/或芳香酸酯与异氰酸酯形成的交联或/和线性段，其中，R是表1中的一种结构单元，R’是表2中的一种结构单元，R”是表3中的一种结构单元。
表1.R的结构
表2.R’的结构
表3.R”的结构
泡沫前体溶液中各组分用量以重量份计，配比如下：泡沫前体溶液中各组分用量以重量份计，配比如下：
芳香二酐和/或芳香酸酯 100份
芳香二胺 0.001份～60份
芳香三胺 0.001份～60份
极性溶剂 50份～600份
催化剂 0.01份～10份
表面活性剂 0.5份～100份
低分子醇 0.5份～75份
助剂 0份～100份
泡沫前体溶液与异氰酸酯质量比例为1∶(0.5～1.5)。
本发明所述的制备改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料的典型操作步骤如下：
(1)制备聚酰胺酸预聚物。在20℃～60℃、常压下，采用极性溶剂将芳香二胺和芳香三胺溶解于装有冷凝管、通有N2的干燥四颈瓶中，磁力搅拌使其完全溶解，然后按芳香胺(二胺和三胺)与芳香二酐和/或芳香酸酯的摩尔比为1∶(1～2)加入芳香二酐和/或芳香酸酯，6小时～14小时后得到超支化/线性聚酰胺酸预聚物溶液，其中芳香二胺与及芳香三胺的摩尔比例为1∶(0.0001～10000)，超支化/线性聚酰胺酸预聚物具有如下结构：
(2)制备泡沫前体溶液。将剩余的芳香二酐和/或芳香酸酯、催化剂、表面活性剂、低分子醇、及助剂添加到上述预聚物溶液中，加热搅拌至恒温，可得到泡沫前体溶液。
(3)制备泡沫中间体。称取异氰酸酯，将泡沫前体溶液按比例与异氰酸酯快速搅拌0.05分钟～2分钟，倒入预热的模具内反应形成泡沫中间体，其中泡沫中间体具有如下结构：
(4)制备充分酰亚胺化的聚酰亚胺泡沫材料。将泡沫中间体室温放置0.5小时～12小时，脱模后在微波炉和/或150℃～300℃的真空烘箱中固化定型0.5小时～10小时，得到充分酰亚胺化的改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料。
用于本发明的异氰酸酯是4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、萘基二异氰酸酯、1，6-亚己基二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、或异氟尔酮二异氰酸酯中的一种或两种。
用于本发明的极性溶剂是六甲基磷酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-氧化吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、或二乙二醇二甲醚中的一种。
用于本发明的催化剂是三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、N，N’-二甲基吡啶、二甲基苄胺、N，N-二甲基十六烷基胺、三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、双(二甲基胺基乙基)和三乙胺有机胺类催化剂中的一种分别与辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二丁基硫化锡和四丁基锡有机金属盐类催化剂中的一种的复合物；表面活性剂是PEG-12聚二甲基硅氧烷(DC-193)和AK系列有机硅油中的一种。
用于本发明的低分子醇是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、辛醇、糠醇、和低分子聚乙二醇中的一种或两种。
用于本发明的助剂是一氟三氯甲烷、1，1-二氯-1-氟代乙烷、二氟一氯乙烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，3，3-五氟丁烷、1，1，1，-三氯乙烷、1，1-二氟乙烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、石油醚、水、全磷阻燃剂如甲基磷酸二甲酯、卤代磷酸酯阻燃剂如三氯丙基磷酸酯中的一种或两种。
本发明配方中加入表面活性剂用以稳定泡沫体系；加入水、胺类和金属盐类复合催化剂用以加速并协调体系反应；加入发泡助剂用以产生大量气体发泡，以便降低材料密度；可加入全磷阻燃剂如甲基磷酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯，卤代磷酸酯阻燃剂如三氯丙基磷酸酯、磷酸三(β-氯乙基)酯等阻燃剂，以便提高本发明制品的抗阻燃性能
本发明具有如下区别和优点：
(1)泡沫收缩率仅为-50.75％～23.67％，原材料利用率高，废品率低；
(2)泡沫柔性好，密度为4.0kg/m3～31.0kg/m3，玻璃化转变温度为230℃～320℃；
(3)泡沫孔径均匀，开孔率高，具有良好的吸声降噪性能和阻燃性能；
(4)制备工艺简单，泡沫前体溶液储存稳定性好，成型过程无毒环保；
(5)与传统二元酐与二元胺制备的聚酰亚胺多孔塑料相比，采用二元胺、三元胺、二元酐与异氰酸酯制备的改性聚酰亚胺泡沫材料价格低廉；
(6)本发明所得制品性能稳定，应用领域广。
具体实施方式：
以下通过实施例可以进一步理解本发明，但不能限制本发明的内容。该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明作一些非本质的改进和调整。
实施例1
用253克二甲基甲酰胺将3.25克三(4-氨基苯基)胺和2.14克3，4’-二氨基二苯醚溶解于装有冷凝管、通有N2的干燥四颈瓶中，磁力搅拌，逐渐加热至45℃并保持恒温，然后将6.47克3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐在1.5小时内缓慢加入四颈瓶中，8小时后降温至25℃，得到溶液I。将溶液I移至烧杯中，加入0.17克三乙醇胺、0.15克二月桂酸二丁基锡、0.36克去离子水、1.36克DC-193、3.50克聚乙二醇(PEG-600)、1.99克无水甲醇，以及另外的41.49克3，3’，4，4’-联苯四甲酸二酐，充分搅拌均匀，逐渐加热至80℃，反应4小时后降至室温，可得到粘稠的泡沫前体溶液II。
量取20克上述泡沫前体溶液II，与10克多亚甲基多苯基多异氰酸酯快速搅拌0.05分钟～2分钟，待溶液开始发白后倒入预热的模具内，1分钟～10分钟后得到泡沫中间体；然后将中间体脱模后放入微波设备中定型30分钟～40分钟，得到定型的泡沫中间体，将定型后的中间体放入真空烘箱中，在245℃下固化1小时，冷却后得到淡黄色固态聚酰亚胺泡沫材料。
经测试实施例1制备的聚酰亚胺泡沫材料的基本性能如下：
密度 0.017g/cm3
收缩率 9.4％
压缩永久变形 6％
玻璃化转变温度 305℃
实施例2
用132克二甲基甲酰胺将0.48克1，3，5-三(4-氨基苯氧基)苯和2.48克3，4’-二氨基二苯醚溶解于装有冷凝管、通有N2的干燥四颈瓶中，磁力搅拌，逐渐加热至40℃并保持恒温，然后将5.93克1，24，5-均苯四甲酸酐在3.5小时内缓慢加入四颈瓶中，6小时后降温至25℃，得到溶液I。将溶液I移至烧杯中，加入0.13克三乙醇胺、0.11克二月桂酸二丁基锡、1.54克去离子水、3.45克AK-8805、4.25克聚乙二醇(PEG-600)、1.67克无水甲醇，以及另外的26.61克1，24，5-均苯四甲酸酐，充分搅拌均匀，逐渐加热至120℃，反应5小时后降至室温，可得到粘稠的泡沫前体溶液II。
量取25克上述前体溶液II，与17克多亚甲基多苯基多异氰酸酯快速搅拌0.05分钟～2分钟，待溶液开始发白后倒入预热的模具内，1分钟～10分钟后得到泡沫中间体；然后将中间体脱模后放入微波设备中定型45分钟～50分钟，得到定型的泡沫中间体，将定型后的中间体放入真空烘箱中，在250℃下固化2.5小时，冷却后得到黄色固态聚酰亚胺泡沫材料。
经测试实施例2制备的聚酰亚胺泡沫材料的基本性能如下：
密度 0.015g/cm3
收缩率 9.5％
压缩永久变形 6％
玻璃化转变温度 308℃
实施例3
用375克二甲基乙酰胺将44.73克1，3，5-三(4-氨基苯氧基)苯和2.00克4，4’-二氨基二苯醚溶解于装有冷凝管、通有N2的干燥四颈瓶中，磁力搅拌，逐渐加热至45℃并保持恒温，然后将24.43克1，2，4，5-均苯四甲酸二酐及3.22克3，3’，4，4’-二苯甲酮四甲酸二酐在3小时内缓慢加入四颈瓶中，12小时后降温至25℃，得到溶液I。将溶液I移至烧杯中，加入0.54克三乙醇胺、0.38克二月桂酸二丁基锡、5.45克去离子水、5.45克AK-8805、5.45克聚乙二醇(PEG-600)、5.25克无水甲醇，以及另外的244.29克1，2，4，5-均苯四甲酸二酐，充分搅拌均匀，逐渐加热至110℃，反应5小时后降至室温，可得到粘稠的泡沫前体溶液II。
量取100克上述前体溶液II，与40克多亚甲基多苯基多异氰酸酯及10克异佛尔酮二异氰酸酯快速搅拌0.05分钟～2分钟，待溶液开始发白后倒入预热的模具内，1分钟～10分钟后得到泡沫中间体；然后将泡沫中间体脱模后放入微波设备中定型30分钟～45分钟，得到定型的中间体，将定型后的中间体放入真空烘箱中，在255℃下固化2小时，冷却后得到黄色固态聚酰亚胺泡沫材料。
经测试实施例3制备的聚酰亚胺泡沫材料的基本性能如下：
密度 0.022g/cm3
收缩率 12.5％
压缩永久变形 5％
玻璃化转变温度 285℃
实施例4
量取50克实施实例3中的溶液I，加入0.11克三乙醇胺、0.08克辛酸亚锡、1.51克去离子水、1.76克DC-193、3.70克聚乙二醇(PEG-600)、1.93克无水甲醇，5.00克甲基磷酸二甲酯、以及另外的32.12克1，2，4，5-均苯四甲酸二酐，充分搅拌均匀，逐渐加热至120℃，反应4小时后降至室温，可得到粘稠的泡沫前体溶液II。
量取20克上述泡沫前体溶液，与13克多亚甲基多苯基多异氰酸酯快速搅拌0.05分钟～2分钟，待溶液开始发白后倒入预热的模具内，1分钟～10分钟后得到泡沫中间体；将泡沫中间体室温放置60分钟，脱模后放入真空烘箱中，在260℃下固化2小时，冷却后得到黄色固态聚酰亚胺泡沫材料。
经测试实施例4制备的聚酰亚胺泡沫材料的基本性能如下：
密度 0.021g/cm3
收缩率 8.7％
压缩永久变形 5.5％
玻璃化转变温度 289℃
实施例5
量取30克实施实例3中的溶液I，加入0.13克三乙醇胺、0.11克辛酸亚锡、1.25克去离子水、1.76克DC-193、3.3克聚乙二醇(PEG-600)、1.93克无水甲醇，4.55克1，1-二氯-1-氟代乙烷、以及另外的43.17克1，2，4，5-均苯四甲酸二酐，充分搅拌均匀，逐渐加热至95℃，反应4小时后降至室温，可得到粘稠的泡沫前体溶液II。
量取25克上述泡沫前体溶液II，与25克多亚甲基多苯基多异氰酸酯快速搅拌0.05分钟～2分钟，待溶液开始发白后倒入预热的模具内，1分钟～10分钟后得到泡沫中间体；将泡沫中间体室温放置60分钟，脱模后放入真空烘箱中，在280℃下固化2小时，冷却后得到黄色固态聚酰亚胺泡沫材料。
经测试实施例5制备的聚酰亚胺泡沫材料的基本性能如下：
密度 0.019g/cm3
收缩率 6.7％
压缩永久变形 6％
玻璃化转变温度 295℃
实施例6
用375克二甲基乙酰胺将3.05克2，3，4-三氨基吡啶和4.93克3，4’-二氨基二苯醚溶解于装有冷凝管、通有N2的干燥四颈瓶中，磁力搅拌，逐渐加热至45℃并保持恒温，然后将12.95克3，3’，4，4’-二苯甲酮四甲酸二酐在1.5小时内缓慢加入四颈瓶中，6小时后降温至25℃，得到溶液I。将溶液I移至烧杯中，加入0.14克三乙醇胺、0.11克二月桂酸二丁基锡、2.45克去离子水、4.52克AK-8805、1.89克聚乙二醇(PEG-600)、3.25克无水甲醇，以及另外的39.63克3，3’，4，4’-二苯甲酮四甲酸二酐，充分搅拌均匀，逐渐加热至110℃，反应4小时后降至室温，可得到粘稠的泡沫前体溶液II。
量取20克上述前体溶液，与8克多亚甲基多苯基多异氰酸酯及8克异佛尔酮二异氰酸酯快速搅拌0.05分钟～2分钟，待溶液开始发白后倒入预热的模具内，1分钟～10分钟后得到泡沫中间体；室温放置60分钟后，放入真空烘箱中，在250℃下固化1小时，冷却后脱模得到黄色固态聚酰亚胺泡沫材料。
经测试实施例6制备的聚酰亚胺泡沫材料的基本性能如下：
密度 0.018g/cm3
收缩率 8.4％
压缩永久变形 6％
玻璃化转变温度 281℃
Claims (6)
1.一种改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：所述改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫是由芳香二胺、芳香三胺与芳香二酐和/或芳香酸酯在极性溶剂中形成的超支化/线性聚酰胺酸预聚物、低分子醇、催化剂、表面活性剂、剩余的芳香二酐和/或芳香酸酯和助剂形成的泡沫前体溶液，与异氰酸酯经反应、固化得到的一种改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料；分子结构中间段为芳香二胺、芳香三胺与芳香二酐和/或芳香酸酯形成的超支化/线性段，侧链为芳香二酐和/或芳香酸酯与异氰酸酯形成的交联或/和线性段，该轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料分子结构如下：
其中，R是
中的一种结构单元，R’是
中的一种结构单元，R”是
中的一种结构单元；
泡沫前体溶液中各组分用量以重量份计，配比如下：
泡沫前体溶液与异氰酸酯质量比例为1∶(0.5～1.5)；
所述低分子醇是甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、辛醇和糠醇中的一种或两种。
2.权利要求1所述改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料，其制备方法如下：
(1)制备聚酰胺酸预聚物，在20℃～60℃、常压下，采用极性溶剂将芳香二胺和芳香三胺溶解于装有冷凝管、通有N2的干燥四颈瓶中，磁力搅拌使其完全溶解，然后按芳香胺(二胺和三胺)与芳香二酐和/或芳香酸酯的摩尔比为1∶(1～2)缓慢加入芳香二酐和/或芳香酸酯，6小时～14小时后得到超支化/线性聚酰胺酸预聚物溶液，其中芳香二胺与及芳香三胺的摩尔比例为1∶(0.0001～10000)，超支化/线性聚酰胺酸预聚物具有如下结构：
(2)制备泡沫前体溶液，将剩余的芳香二酐和/或芳香酸酯、催化剂、表面活性剂、低分子醇、及助剂添加到上述预聚物溶液中，加热搅拌至恒温，可得到泡沫前体溶液；
(3)制备泡沫中间体，称取异氰酸酯，将泡沫前体溶液按比例与异氰酸酯快速搅拌0.05～2分钟，倒入预热的模具内反应形成泡沫中间体，其中泡沫中间体具有如下结构：
(4)制备充分酰亚胺化的聚酰亚胺泡沫材料，将泡沫中间体室温放置0.5小时～12小时，脱模后在微波炉和/或150℃～300℃的真空烘箱中固化定型0.5小时～10小时，得到充分酰亚胺化的改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料。
3.权利要求1所述改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：其中的异氰酸酯是4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、萘基二异氰酸酯、1，6-亚己基二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、或异氟尔酮二异氰酸酯中的一种或两种。
4.权利要求1所述改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：其中的极性溶剂是六甲基磷酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-氧化吡啶、N，N-二甲基甲酰胺、或二乙二醇二甲醚中的一种。
5.权利要求1所述改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：其中的催化剂是三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、二甲基苄胺、N，N-二甲基十六烷基胺、三亚乙基二胺、N-乙基吗啉、双(二甲基胺基乙基)和三乙胺有机胺类催化剂中的一种分别与辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、二丁基硫化锡和四丁基锡有机金属盐类催化剂中的一种的复合物；表面活性剂是PEG-12聚二甲基硅氧烷和AK系列有机硅油中的一种。
6.权利要求1所述改性轻质柔性聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于：其中的助剂是一氟三氯甲烷、1，1-二氯-1-氟代乙烷、二氟一氯乙烷、1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，3，3-五氟丁烷、1，1，1，-三氯乙烷、1，1-二氟乙烷、正戊烷、异戊烷、环戊烷、石油醚、水、甲基磷酸二甲酯和三氯丙基磷酸酯中的一种或两种。
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