CN109824860A - 一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 - Google Patents
一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，原料包括：100重量份的主材料、0.5～1重量份的催化剂、2～4重量份的水、2～4重量份的发泡剂、3～8重量份的泡沫稳定剂、5～10重量份的抗氧化剂、5～10重量份的阻燃剂、5～10重量份的抑烟剂以及70～90重量份的异氰酸酯。本发明得到的泡沫材料中，主分子链中兼备氨基甲酸酯结构与酰亚胺环结构，从而更好的提高了泡沫材料的柔软性，回弹性能好，触感更舒服；而且通过综合配比，在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等性能方面得到了进一步的提升，同时工艺简单，可在低温下发泡成型，实现连续化生产，在建筑、轨道交通及其他民用领域具有广阔应用前景和巨大商业价值。
Description
技术领域
本发明属于阻燃聚酰亚胺泡沫材料技术领域，涉及一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，尤其涉及一种耐高温阻燃的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
背景技术
聚酰亚胺，简称PI，是指主链的链节上含有酰亚胺环结构的一类聚合物，是现有已知的综合性能最佳的一类有机高分子材料，根据分子结构单元的不同，PI又可分为脂肪型和芳香型两类，其中以芳香型PI最为重要，结构简式如式I所示。
泡沫塑料是以气体为填料的复合材料，具有质轻、隔热、隔音、热导率低、比强度高并能吸收冲击载荷等优点。随着航空航天、航海等高科技领域的飞速发展，传统的泡沫塑料(如PS、PU、PVC等)在强度、刚度和耐热性等方面已经无法满足日益提高的使用要求，所以研制高性能泡沫塑料已成为领域内的主要研究方向和热点。而高性能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。
正是这些高性能的优势，使得聚酰亚胺泡沫得到了业内的广泛关注和研究。聚酰亚胺泡沫是一种轻质多孔材料，是指以PI树脂为主要成分，含有微观/介观或宏观尺寸的开孔结构、闭孔结构或开孔/闭孔组合结构的软质或硬质多孔材料，具有优异的耐高低温性能、吸音降噪、阻燃、绝缘等性能。高性能聚酰亚胺泡沫材料被广泛应用于军工国防、航空航天、轨道交通等高科技领域。
近两年，随着大量的国有资本和民营资本投入生产和研发，使的PI的发展呈现高速增长的态势，更特别的是由军品用途向民品用途方面的转变很快。与军工高科技领域应用不同，虽然高性能聚酰亚胺泡沫材料的各种性能较佳，但是民用领域对于高性能的要求低于军工国防、航空航天、轨道交通等这些高科技领域，但是对于泡沫材料的安全性、使用性和舒适度等其他性能则具有更高的要求，而且现有的聚酰亚胺泡沫材料回弹性能较差，而且触感较硬，体验感不舒服，进而不利于其在民用领域的推广。
因此，如何利用聚酰亚胺泡沫的优势，设计一种新的材料，又能更好的解决上述问题，将其推广应用于民用领域，已成为业内诸多生产企业亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，特别是一种耐高温阻燃的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法，本发明提供的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，具有更好的柔韧性，回弹性能好，触感更舒服，而且耐高温性能优异、阻燃性能和抑烟效果更佳、稳定性更好，同时工艺简单、密度更低、生产成本更低、可实现工业连续化生产、更有利于在民用领域推广和市场化竞争。
本发明提供了一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，原料包括：
所述主材料包括主材料A和主材料B；
所述主材料A，包括50重量份的多元醇和50重量份的芳香二酐；
所述主材料B，包括100重量份的极性溶剂和100重量份的芳香二酐；
所述主材料A与主材料B的质量比为1：(2～8)。
优选的，所述主材料A中还包括5～8重量份的单元醇；
所述主材料B中还包括5～8重量份的单元醇；
所述催化剂包括胺类催化剂和/或有机锡类催化剂；
所述泡沫稳定剂包括硅氧烷类表面活性剂；
所述阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂和卤系阻燃剂中的一种或多种。
优选的，所述单元醇包括小分子单元醇；
所述磷系阻燃剂包括聚磷酸酯、聚磷酸铵、磷腈化合物、氨基三亚甲基膦酸铝、多羟基磷酸酯、磷酸铵镁和磷酸氢二铵中的一种或多种；
所述氮系阻燃剂包括三聚氰胺和/或三聚氰胺氰尿酸盐；
所述硅系阻燃剂包括阻燃剂FR2015、阻燃剂F535、阻燃剂F570和阻燃剂F580中的一种或多种；
所述卤系阻燃剂包括氯化聚乙烯、氯磷酸酯、四溴双酚A、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷和六溴环十二烷的一种或多种。
优选的，所述单元醇包括甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种；
所述胺类催化剂包括三乙烯二胺、三乙醇胺和三亚乙基二胺中的一种或多种；
所述有机锡类催化剂包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡和硫醇二丁基锡中的一种或多种；
所述芳香二酐包括均苯四酸二酐、3,3＇,4,4＇-二苯甲酮四羧基二酐、3,3＇,4,4＇-联苯基四羧基二酐、3,3＇,4,4＇-二苯醚四酸二酐和3,3＇,4,4＇-联苯基砜四羧酸二酐中的一种或多种；
所述发泡剂包括甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯和丙酮中的一种或多种。
优选的，所述多元醇包括聚醚碳酸酯多元醇、生物基多元醇、超支化多元醇、阻燃聚酯多元醇、双酚A聚醚多元醇和丙烯酸多元醇中的一种或多种；
所述极性溶剂包括N,N＇-二甲基甲酰胺、N,N＇-二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种；
所述泡沫稳定剂包括表面活性剂DC193、表面活性剂DC197、表面活性剂L560、表面活性剂L580、表面活性剂AK8805、表面活性剂KH560和表面活性剂SF8427中的一种或多种；
所述抗氧化剂包括抗氧化剂TNP、抗氧化剂1010、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂DNP、抗氧化剂264和抗氧化剂TPP中的一种或多种；
所述抑烟剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌和水滑石中的一种或多种；
所述异氰酸酯包括多苯基多亚甲基多异氰酸酯、4,4＇-二苯甲烷二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；
所述聚氨酯聚酰亚胺的结构式，如式III所示，
本发明还提供了一种如上述技术方案任意一项所述的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将多元醇和芳香二酐进行初次混合后，得到主材料A溶液；
将极性溶剂和芳香二酐进行预混合后，得到主材料B溶液；
2)将上述步骤得到的主材料A溶液和主材料B溶液进行混合后，得到发泡前体溶液；
3)将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、水、发泡剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂和抑烟剂进行再次混合后，得到混合液；
4)将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中经过自由发泡成型，然后进行预固化和后固化后，得到聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料。
优选的，所述初次混合的温度为35～120℃；
所述初次混合的时间为1～2h；
所述预混合的温度为50～120℃；
所述预混合的时间为4～6h；
优选的，所述混合的时间为1～10min；
所述再次混合的时间为1～10min；
所述最后混合的方式包括高速搅拌混合；
所述模具包括敞开式发泡模具；
所述自由发泡的时间为5～30min。
优选的，所述高速搅拌混合的转速为500～3000r/min；
所述高速搅拌混合的时间为10～100s；
所述预固化的方式包括微波预固化；
所述预固化后还包括脱模步骤。
优选的，所述微波预固化的时间为30～60min；
所述微波预固化的微波功率阶段性梯度设置为400～700W；
所述后固化的温度阶段性梯度设置为160～300℃；
所述后固化的时间为3～5h。
本发明提供了一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，原料包括：100重量份的主材料、0.5～1重量份的催化剂、2～4重量份的水、2～4重量份的发泡剂、3～8重量份的泡沫稳定剂、5～10重量份的抗氧化剂、5～10重量份的阻燃剂、5～10重量份的抑烟剂以及70～90重量份的异氰酸酯；其中，所述主材料包括主材料A和主材料B；所述主材料A，包括50重量份的多元醇和50重量份的芳香二酐；所述主材料B，包括100重量份的极性溶剂和100重量份的芳香二酐；所述主材料A与主材料B的质量比为1：(2～8)。与现有技术相比，本发明针对高性能聚酰亚胺泡沫材料的回弹性能较差，触感较硬的问题。本发明创造性的选择了传统实用低成本的聚氨酯材料，聚氨酯软泡是聚氨酯泡沫塑料的其中一类，被广泛的应用于国民生活当中，如家居床垫、沙发坐垫、汽车座椅、服饰内衬等，在工业上也有防震、隔热、隔音等方面的应用。
更进一步的，本发明从分子链角度出发，创造性的得到了一种聚氨酯聚酰亚胺(PUPI)泡沫材料，而不是简单的混合，在该材料的主体分子链中，兼备氨基甲酸酯结构与酰亚胺环结构，使其相较于通常聚酰亚胺材料中仅含苯环或者成环的分子链，具有刚性大的特点，将氨基甲酸酯结构单元加入主链中，使得分子链可以更加柔软，从而更好的提高了泡沫材料的柔软性，回弹性能好，触感更舒服，而且通过各种助剂选择和搭配，使得泡沫材料的耐高温性能优异、阻燃性能和抑烟效果更佳、稳定性更好，同时工艺简单、密度更低、生产成本更低、可实现工业连续化生产、更有利于在民用领域推广和市场化竞争。
而且本发明提供的聚氨酯聚酰亚胺泡沫，有效的解决了聚氨酯软泡氧指数低，耐热温度低，耐高温性能差的问题，使得能够在某些特殊场合，需要泡沫材料具有较高阻燃性能的同时，要求其具备较好的耐高温性能。相比普通的聚氨酯泡沫，在耐高温、阻燃等性能方面有较大提升。同时，不仅在回弹性能和触感上，更在生产成本上相对聚酰亚胺泡沫更为低廉；再结合特定组成和比例的助剂，在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等性能方面得到了进一步的提升。此外本发明所需设备工艺简单，可在低温下发泡成型，可实现连续化生产。该泡沫在建筑、轨道交通及其他民用领域具有广阔应用前景和巨大商业价值。
实验结果表明，本发明制得的聚氨酯聚酰亚胺泡沫回弹性能好，触感舒适，表观密度为6～18kg/m3，拉伸强度为40～70kPa，压缩强度为8～20kPa，极限氧指数可达33％。此外，该发明所需设备工艺简单，可在低温下发泡成型，高温后固化，可实现连续化生产，非常利于在民用领域进行推广。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或聚氨酯泡沫材料制备领域常规的纯度要求。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供了一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，原料包括：
所述主材料包括主材料A和主材料B；
所述主材料A，包括50重量份的多元醇和50重量份的芳香二酐；
所述主材料B，包括100重量份的极性溶剂和100重量份的芳香二酐；
所述主材料A与主材料B的质量比为1：(2～8)。
本发明主材料包括主材料A和主材料B。其中，主材料A，包括50重量份的多元醇和50重量份的芳香二酐；主材料B，包括100重量份的极性溶剂和100重量份的芳香二酐。
本发明原则上对所述多元醇的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述多元醇优选包括聚醚碳酸酯多元醇、生物基多元醇、超支化多元醇、阻燃聚酯多元醇、双酚A聚醚多元醇和丙烯酸多元醇中的一种或多种，更优选为聚醚碳酸酯多元醇、生物基多元醇、超支化多元醇、阻燃聚酯多元醇、双酚A聚醚多元醇或丙烯酸多元醇，更优选为生物基多元醇，具体可以为腰果壳油生物基多元醇、小桐子油生物基多元醇、乌桕梓油多元醇、木质素基聚酯多元醇、端羟基超支化聚醚多元醇(HTHP)和阻燃聚醚多元醇(PF-B32A)中的一种或多种
本发明原则上对所述芳香二酐的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述芳香二酐优选包括均苯四酸二酐、3,3＇,4,4＇-二苯甲酮四羧基二酐、3,3＇,4,4＇-联苯基四羧基二酐、3,3＇,4,4＇-二苯醚四酸二酐和3,3＇,4,4＇-联苯基砜四羧酸二酐中的一种或多种，更优选为均苯四酸二酐(PMDA)、3,3＇,4,4＇-二苯甲酮四羧基二酐(BTDA)、3,3＇,4,4＇-联苯基四羧基二酐(BPDA)、3,3＇,4,4＇-二苯醚四酸二酐(ODPA)或3,3＇,4,4＇-联苯基砜四羧酸二酐(DSDA)。
本发明原则上对所述极性溶剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述极性溶剂优选包括N,N＇-二甲基甲酰胺、N,N＇-二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种，更优选为N,N＇-二甲基甲酰胺(DMF)、N,N＇-二甲基乙酰胺(DMAc)、1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或二甲基亚砜(DMSO)，更优选为DMF或DMAc。
本发明原则上对所述主材料A与主材料B的具体比例没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述主材料A与主材料B的质量比优选为1：(2～8)，更优选为1：(3～7)，更优选为1：(4～6)，具体可以为1：(2～6)，最优选为1：4。
本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述主材料A中优选还包括5～8重量份的单元醇，更优选为5.5～7.5重量份，更优选为6～7重量份。本发明所述主材料B中优选还包括5～8重量份的单元醇，更优选为5.5～7.5重量份，更优选为6～7重量份。本发明所述单元醇优选包括小分子单元醇，更优选为甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种，更优选为甲醇或乙醇，最优选为甲醇。
本发明所述催化剂的加入量为0.5～1重量份，优选为0.6～0.9重量份，更优选为0.7～0.8重量份。本发明原则上对所述催化剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述催化剂优选包括胺类催化剂和/或有机锡类催化剂，更优选为胺类催化剂或有机锡类催化剂。本发明所述胺类催化剂优选包括三乙烯二胺、三乙醇胺和三亚乙基二胺中的一种或多种，更优选为三乙烯二胺、三乙醇胺或三亚乙基二胺，更优选为三乙烯二胺或三乙醇胺。所述有机锡类催化剂优选包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡和硫醇二丁基锡中的一种或多种，更优选为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡或硫醇二丁基锡，更优选为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
本发明所述水的加入量为2～4重量份，优选为2.2～3.8重量份，更优选为2.5～3.5重量份，更优选为2.7～3.3重量份。本发明所述发泡剂的加入量为2～4重量份，优选为2.2～3.8重量份，更优选为2.5～3.5重量份，更优选为2.7～3.3重量份。本发明原则上对所述发泡剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述发泡剂优选包括甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯和丙酮中的一种或多种，更优选为甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯或丙酮，更优选为甲酸甲酯和甲酸乙酯。
本发明所述泡沫稳定剂的加入量为3～8重量份，优选为4～7重量份，更优选为5～6重量份。本发明原则上对所述泡沫稳定剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述泡沫稳定剂优选包括硅氧烷类表面活性剂，更优选为表面活性剂DC193、表面活性剂DC197、表面活性剂L560、表面活性剂L580、表面活性剂AK8805、表面活性剂KH560和表面活性剂SF8427中的一种或多种，更优选为表面活性剂DC193、表面活性剂DC197、表面活性剂L560、表面活性剂L580、表面活性剂AK8805、表面活性剂KH560或表面活性剂SF8427，更优选为DC193、L560或AK8805。
本发明所述抗氧化剂的加入量为5～10重量份，优选为6～9重量份，更优选为7～8重量份。本发明原则上对所述抗氧化剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述抗氧化剂优选包括抗氧化剂TNP、抗氧化剂1010、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂DNP、抗氧化剂264和抗氧化剂TPP中的一种或多种，更优选为抗氧化剂TNP、抗氧化剂1010、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂DNP、抗氧化剂264或抗氧化剂TPP，更优选为抗氧化剂TNP、抗氧化剂1010或抗氧化剂264。
本发明所述阻燃剂的加入量为5～10重量份，优选为6～9重量份，更优选为7～8重量份。本发明原则上对所述阻燃剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述阻燃剂优选包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂和卤系阻燃剂中的一种或多种，更优选为磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂或卤系阻燃剂。
本发明所述磷系阻燃剂优选包括聚磷酸酯、聚磷酸铵、磷腈化合物、氨基三亚甲基膦酸铝、多羟基磷酸酯、磷酸铵镁和磷酸氢二铵中的一种或多种，更优选为聚磷酸酯、聚磷酸铵、磷腈化合物、氨基三亚甲基膦酸铝、多羟基磷酸酯、磷酸铵镁或磷酸氢二铵，更优选为聚磷酸酯或聚磷酸铵。所述氮系阻燃剂优选包括三聚氰胺和/或三聚氰胺氰尿酸盐，更优选为三聚氰胺或三聚氰胺氰尿酸盐，更优选为三聚氰胺。所述硅系阻燃剂优选包括阻燃剂FR2015、阻燃剂F535、阻燃剂F570和阻燃剂F580中的一种或多种，更优选为3M公司生产的阻燃剂FR2015、3M公司生产的阻燃剂F535、3M公司生产的阻燃剂F570或3M公司生产的阻燃剂F580，更优选为FR2015。所述卤系阻燃剂优选包括氯化聚乙烯、氯磷酸酯、四溴双酚A、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷和六溴环十二烷的一种或多种，更优选为氯化聚乙烯、氯磷酸酯、四溴双酚A、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷或六溴环十二烷，更优选为氯磷酸酯、四溴双酚A或十溴二苯醚。
本发明所述抑烟剂的加入量为5～10重量份，优选为6～9重量份，更优选为7～8重量份。本发明原则上对所述抗氧化剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述抑烟剂优选包括氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌和水滑石中的一种或多种，更优选为氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌或水滑石，更优选为氢氧化镁或氢氧化铝。
本发明所述异氰酸酯的加入量为70～90重量份，优选为72～88重量份，更优选为75～85重量份，更优选为77～83重量份。本发明原则上对所述抗氧化剂的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述异氰酸酯优选包括多苯基多亚甲基多异氰酸酯、4,4＇-二苯甲烷二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，更优选为多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)、4,4＇-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)或六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，更优选为PAPI或MDI。
本发明还提供了一种如上述技术方案任意一项所述的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将多元醇和芳香二酐进行初次混合后，得到主材料A溶液；
将极性溶剂和芳香二酐进行预混合后，得到主材料B溶液；
2)将上述步骤得到的主材料A溶液和主材料B溶液进行混合后，得到发泡前体溶液；
3)将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、水、发泡剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂和抑烟剂进行再次混合后，得到混合液；
4)将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中经过自由发泡成型，然后进行预固化和后固化后，得到聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料。
本发明上述聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料中，所述原料的选择和比例及其优选范围，与前述聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料中的原料的选择和比例及其优选范围优选保持一致，在此不再一一赘述。在本发明中，重量份与质量百分含量仅是表述方式的不同，其本质含义是相同的，本领域技术人员能够基于基本常识清楚其正确含义，而且能够唯一确定。
本发明首先将多元醇和芳香二酐进行初次混合后，得到主材料A溶液；将极性溶剂和芳香二酐进行预混合后，得到主材料B溶液。本发明特别将两种原料进行分别混合，从而得到前体溶液，更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本。
本发明原则上对所述初次混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述初次混合的方式优选为搅拌混合。所述初次混合的温度优选为35～120℃，更优选为55～100℃，更优选为75～80℃。所述初次混合的时间优选为1～2h，更优选为1.2～1.8h，更优选为1.4～1.6h。
本发明原则上对所述预混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述预混合的方式优选为搅拌混合。所述预混合的温度优选为50～120℃，更优选为60～110℃，更优选为70～100℃，更优选为80～90℃。所述预混合的时间优选为4～6h，更优选为4.2～5.8h，更优选为4.5～5.5h，更优选为4.7～5.3h。
本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，完整和细化工艺过程，降低工艺成本，所述主材料A溶液中优选还包括单元醇。所述主材料B溶液中优选还包括单元醇。即步骤1)具体可以为：
将多元醇、芳香二酐和单元醇进行初次混合后，得到主材料A溶液；
将极性溶剂、芳香二酐和单元醇进行预混合后，得到主材料B溶液。
本发明随后将上述步骤得到的主材料A溶液和主材料B溶液进行混合后，得到发泡前体溶液。
本发明原则上对所述混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述混合的方式优选为搅拌混合。所述混合的时间优选为1～10min，更优选为3～8min，更优选为5～7min。
本发明再将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、水、发泡剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂和抑烟剂进行再次混合后，得到混合液。
本发明原则上对所述再次混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述再次混合的方式优选为搅拌混合。所述再次混合的时间优选为1～10min，更优选为3～8min，更优选为5～7min。
本发明最后将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中经过自由发泡成型，然后进行预固化和后固化后，得到聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料。
本发明原则上对所述最后混合的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述最后混合的方式优选为高速搅拌混合。所述高速搅拌混合的转速优选为500～3000r/min，更优选为1000～2500r/min，更优选为1500～2000r/min。所述高速搅拌混合的时间优选为10～100s，更优选为30～80s，更优选为50～70s。
本发明原则上对所述模具的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述模具优选包括敞开式发泡模具。
本发明原则上对所述自由发泡成型的参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述自由发泡成型的时间优选为5～30min，更优选为10～25min，更优选为15～20min。
本发明原则上对所述预固化的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述预固化的方式优选包括微波预固化，更优选为梯度预固化。本发明所述微波预固化的时间优选为30～60min，更优选为35～55min，更优选为40～50min。所述微波预固化的微波功率阶段性梯度设置优选为400～700W，更优选为450～650W，更优选为500～600W，具体可以为400W、500W、600W和700W中的任意两个或多个梯度设置。
本发明为更好的提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，完整和细化制备过程，所述预固化后优选还包括脱模步骤。
本发明原则上对所述后固化的方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、应用要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，所述后固化的时间优选为3～5h，更优选为3.2～4.8h，更优选为3.5～4.5h，更优选为3.7～4.3h。所述后固化的温度阶段性梯度设置优选为160～300℃，更优选为180～260℃，更优选为200～240℃，具体可以为160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃和300℃中的任意两个或多个梯度设置。
本发明为更好的保证材料主体分子链的结构，进一步提高泡沫材料在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等方面的性能，降低工艺成本，上述聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料的制备过程具体可以为以下步骤：
(1)将50份多元醇和5～8份单元醇加入反应釜中加热搅拌，再加入50份芳香二酐，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1，即主材料A溶液。
(2)将100份极性溶剂和100份芳香二酐加入反应釜中加热搅拌，再加入5～8份单元醇，反应得到澄清透明前体溶液A2，即主材料B溶液。
(3)将上述A1和A2溶液按一定比例混合得到泡沫前体溶液A，即发泡前体溶液。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5～1份催化剂、2～4份去离子水、2～4份发泡剂、3～8份泡沫稳定剂、5～10份抗氧化剂、5～10份阻燃剂、5～10份抑烟剂，混合均匀。
(5)将上述混合液与70～90份异氰酸酯通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化，最后得到聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料。
通常的聚氨酯是指在主链的链节中含有氨基甲酸酯结构的一类聚合物，结构简式如式II所示，
在本发明中，本发明提供的聚氨酯聚酰亚胺的结构简式，如式III所示，
本发明上述步骤提供了一种耐高温阻燃的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。
本发明得到了一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，以芳香二酐、异氰酸酯、多元醇为主要原料，以水为化学发泡剂，以有机锡类和胺类化合物为催化剂，制备得到了材料的主体分子链中，兼备氨基甲酸酯结构与酰亚胺环结构的泡沫材料。在该材料的主体分子链中，兼备氨基甲酸酯结构与酰亚胺环结构，使其相较于通常聚酰亚胺材料中仅含苯环或者成环的分子链，具有刚性大的特点，将氨基甲酸酯结构单元加入主链中，使得分子链可以更加柔软，从而更好的提高了泡沫材料的柔软性，回弹性能好，触感更舒服。而且本发明提供的聚氨酯聚酰亚胺泡沫，相比普通的聚氨酯泡沫，在耐高温、阻燃等性能方面有较大提升。同时，不仅在回弹性能和触感上，更在生产成本上相对聚酰亚胺泡沫更为低廉；再结合特定组成和比例的助剂，在耐高温、阻燃、抑烟和抗氧化等性能方面得到了进一步的提升。
此外，本发明通过对原料进行特定顺序的加入步骤，再结合特定的方式进行混合，然后采用特别的固化程序、固化方式和固化参数，得到了聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料。制备工艺中特别分为前体溶液的制备和预混、低温注射发泡和高温固化三个过程，进一步保证了所得的泡沫的分子链中的氨基甲酸酯结构与酰亚胺环结构，在耐高温、阻燃、抑烟、抗氧化等性能方面有综合提升，而成本相对聚酰亚胺泡沫又较低廉。同时，本发明所需设备工艺简单，可在低温下发泡成型，可实现连续化生产，使得制备的泡沫在建筑、轨道交通及其他民用领域具有广阔应用前景和巨大商业价值。
实验结果表明，本发明制得的聚氨酯聚酰亚胺泡沫回弹性能好，触感舒适，表观密度为6～18kg/m3，拉伸强度为40～70kPa，压缩强度为8～20kPa，极限氧指数可达33％。此外，该发明所需设备工艺简单，可在低温下发泡成型，高温后固化，可实现连续化生产，非常利于在民用领域进行推广。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
采用以下方式对本发明制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
本发明将制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
本发明采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定本发明制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
本发明采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定本发明制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的氧指数。
实施例1
(1)将50份端羟基超支化聚醚多元醇(HTHP)和5份甲醇加入反应釜中搅拌加热至40℃，再加入50份PMDA，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1。
(2)将100份DMF和100份PMDA加入反应釜中搅拌加热至70℃，再加入5份甲醇，反应得到澄清透明前体溶液A2。
(3)将上述A1和A2溶液按质量比为A1:A2＝1:2，混合得到泡沫前体溶液A。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5份三乙醇胺、0.5份辛酸亚锡、2份去离子水、2份甲酸甲酯、4份DC193、10份抗氧化剂TNP、5份聚磷酸酯、5份氢氧化镁，混合均匀。
(5)将上述混合液与70份MDI通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化，微波功率分为三段阶梯，分别设置为400W，10min；500W，10min；700W，10min。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化。后固化温度分为两段阶梯，分别设置为160℃，1h；200℃，3h。
采用以下方式对实施例1制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
将实施例1制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定实施例1制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定将实施例1制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的氧指数。结果如表1所示，表1为本发明实施例和对比例制备的泡沫性能测试结果。
表1
由表1可以看出，本发明实施例制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的耐温性能、阻燃性能和抑烟效果相较于聚氨酯泡沫更好。
实施例2
(1)将50份小桐子油生物基多元醇和5份甲醇加入反应釜中搅拌加热至40℃，再加入50份PMDA，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1。
(2)将100份DMF和100份PMDA加入反应釜中搅拌加热至70℃，再加入5份甲醇，反应得到澄清透明前体溶液A2。
(3)将上述A1和A2溶液按质量比为A1:A2＝1:4，混合得到泡沫前体溶液A。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5份三乙醇胺、0.5份辛酸亚锡、2份去离子水、2份甲酸甲酯、4份DC193、10份抗氧化剂TNP、5份聚磷酸酯、10份氢氧化镁，混合均匀。
(5)将上述混合液与70份MDI通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化，微波功率分为三段阶梯，分别设置为400W，10min；500W，10min；700W，10min。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化。后固化温度分为两段阶梯，分别设置为160℃，1h；200℃，3h。
采用以下方式对实施例2制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
将实施例2制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定实施例2制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定将实施例2制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的氧指数。结果如表1所示。
实施例3
(1)将50份乌桕梓油多元醇和5份甲醇加入反应釜中搅拌加热至40℃，再加入50份PMDA，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1。
(2)将100份DMF和100份PMDA加入反应釜中搅拌加热至70℃，再加入5份甲醇，反应得到澄清透明前体溶液A2。
(3)将上述A1和A2溶液按质量比为A1:A2＝1:6，混合得到泡沫前体溶液A。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5份三乙醇胺、0.5份辛酸亚锡、2份去离子水、2份甲酸甲酯、4份DC193、10份抗氧化剂TNP、5份聚磷酸酯、10份氢氧化镁，混合均匀。
(5)将上述混合液与70份MDI通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化，微波功率分为三段阶梯，分别设置为400W，10min；500W，10min；700W，10min。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化。后固化温度分为两段阶梯，分别设置为160℃，1h；200℃，3h。
采用以下方式对实施例3制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
将实施例3制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定实施例3制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定将实施例3制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的氧指数。结果如表1所示。
实施例4
(1)将50份阻燃聚醚多元醇(PF-B32A)和5份甲醇加入反应釜中搅拌加热至40℃，再加入50份PMDA，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1。
(2)将100份DMF和100份PMDA加入反应釜中搅拌加热至70℃，再加入5份甲醇，反应得到澄清透明前体溶液A2。
(3)将上述A1和A2溶液按质量比为A1:A2＝1:4，混合得到泡沫前体溶液A。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5份三乙醇胺、0.5份辛酸亚锡、2份去离子水、2份甲酸甲酯、4份DC193、10份抗氧化剂TNP、5份聚磷酸铵、10份氢氧化镁，混合均匀。
(5)将上述混合液与70份MDI通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化，微波功率分为三段阶梯，分别设置为400W，10min；500W，10min；700W，10min。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化。后固化温度分为两段阶梯，分别设置为160℃，1h；200℃，3h。
采用以下方式对实施例4制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
将实施例4制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定实施例4制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定将实施例4制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的氧指数。结果如表1所示。
实施例5
(1)将50份木质素基聚酯多元醇和5份甲醇加入反应釜中搅拌加热至40℃，再加入50份BTDA，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1。
(2)将100份DMF和100份PMDA加入反应釜中搅拌加热至70℃，再加入5份甲醇，反应得到澄清透明前体溶液A2。
(3)将上述A1和A2溶液按质量比为A1:A2＝1:4，混合得到泡沫前体溶液A。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5份三乙醇胺、0.5份辛酸亚锡、2份去离子水、2份甲酸甲酯、4份DC193、10份抗氧化剂TNP、5份聚磷酸酯、10份氢氧化镁，混合均匀。
(5)将上述混合液与70份MDI通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化，微波功率分为三段阶梯，分别设置为400W，10min；500W，10min；700W，10min。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化。后固化温度分为两段阶梯，分别设置为160℃，1h；200℃，3h。
采用以下方式对实施例5制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
将实施例5制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定实施例5制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定将实施例5制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的氧指数。结果如表1所示。
实施例6
(1)将50份腰果壳油生物基多元醇和5份甲醇加入反应釜中搅拌加热至40℃，再加入50份PMDA，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1。
(2)将100份DMF和100份PMDA加入反应釜中搅拌加热至70℃，再加入5份甲醇，反应得到澄清透明前体溶液A2。
(3)将上述A1和A2溶液按质量比为A1:A2＝1:4，混合得到泡沫前体溶液A。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5份三乙醇胺、0.5份辛酸亚锡、2份去离子水、2份甲酸甲酯、4份DC193、10份抗氧化剂TNP、5份聚磷酸铵，混合均匀。
(5)将上述混合液与70份PAPI通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化，微波功率分为三段阶梯，分别设置为400W，10min；500W，10min；700W，10min。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化。后固化温度分为两段阶梯，分别设置为160℃，1h；200℃，3h。
采用以下方式对实施例6制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫进行相关性能测试，具体过程如下：
将实施例6制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定实施例6制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的热失重状况。
采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定将实施例6制备的聚氨酯聚酰亚胺泡沫的氧指数。结果如表1所示。
对比例1
(1)将50份木质素基聚酯多元醇和5份甲醇加入反应釜中搅拌加热至40℃，再加入50份PMDA，继续加热搅拌直至得到澄清透明前体溶液A1。
(2)将100份DMF和100份PMDA加入反应釜中搅拌加热至70℃，再加入5份甲醇，反应得到澄清透明前体溶液A2。
(3)将上述A1和A2溶液按质量比为A1:A2＝1:0，混合得到泡沫前体溶液A。
(4)在100份前体溶液A中加入0.5份三乙醇胺、0.5份辛酸亚锡、2份去离子水、2份甲酸甲酯、4份DC193、10份抗氧化剂TNP、5份聚磷酸酯，混合均匀。
(5)将上述混合液与70份MDI通过高速混合搅拌均匀后注入模具中，在室温下自由发泡成型。
(6)自由发泡完成后，将泡沫放入微波烘箱中进行预固化，微波功率分为三段阶梯，分别设置为400W，10min；500W，10min；700W，10min。
(7)微波预固化结束，脱模后将该泡沫转入已预热的烘箱进行后固化。后固化温度分为两段阶梯，分别设置为160℃，1h；200℃，3h。
采用以下方式对对比例1制备的泡沫材料进行相关性能测试，具体过程如下：
将对比例1制备的泡沫材料裁切成立方块，通过测量其质量和体积从而计算出其表观密度。
采用热失重分析测试仪，在N2气氛下，以10℃/min的升温速率测定对比例1制备的泡沫材料的热失重状况。
采用氧指数测定仪，以GB/T 2406.2-2009为测试标准，测定将对比例1制备的泡沫材料的氧指数。结果如表1所示。
以上对本发明提供的一种耐高温阻燃的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，原料包括：
所述主材料包括主材料A和主材料B；
所述主材料A，包括50重量份的多元醇和50重量份的芳香二酐；
所述主材料B，包括100重量份的极性溶剂和100重量份的芳香二酐；
所述主材料A与主材料B的质量比为1：(2～8)。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述主材料A中还包括5～8重量份的单元醇；
所述主材料B中还包括5～8重量份的单元醇；
所述催化剂包括胺类催化剂和/或有机锡类催化剂；
所述泡沫稳定剂包括硅氧烷类表面活性剂；
所述阻燃剂包括磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、硅系阻燃剂和卤系阻燃剂中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述单元醇包括小分子单元醇；
所述磷系阻燃剂包括聚磷酸酯、聚磷酸铵、磷腈化合物、氨基三亚甲基膦酸铝、多羟基磷酸酯、磷酸铵镁和磷酸氢二铵中的一种或多种；
所述氮系阻燃剂包括三聚氰胺和/或三聚氰胺氰尿酸盐；
所述硅系阻燃剂包括阻燃剂FR2015、阻燃剂F535、阻燃剂F570和阻燃剂F580中的一种或多种；
所述卤系阻燃剂包括氯化聚乙烯、氯磷酸酯、四溴双酚A、十溴二苯醚、十溴二苯乙烷和六溴环十二烷的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述单元醇包括甲醇、乙醇和丙醇中的一种或多种；
所述胺类催化剂包括三乙烯二胺、三乙醇胺和三亚乙基二胺中的一种或多种；
所述有机锡类催化剂包括辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡和硫醇二丁基锡中的一种或多种；
所述芳香二酐包括均苯四酸二酐、3,3＇,4,4＇-二苯甲酮四羧基二酐、3,3＇,4,4＇-联苯基四羧基二酐、3,3＇,4,4＇-二苯醚四酸二酐和3,3＇,4,4＇-联苯基砜四羧酸二酐中的一种或多种；
所述发泡剂包括甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯和丙酮中的一种或多种。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料，其特征在于，所述多元醇包括聚醚碳酸酯多元醇、生物基多元醇、超支化多元醇、阻燃聚酯多元醇、双酚A聚醚多元醇和丙烯酸多元醇中的一种或多种；
所述极性溶剂包括N,N＇-二甲基甲酰胺、N,N＇-二甲基乙酰胺、1-甲基-2-吡咯烷酮和二甲基亚砜中的一种或多种；
所述泡沫稳定剂包括表面活性剂DC193、表面活性剂DC197、表面活性剂L560、表面活性剂L580、表面活性剂AK8805、表面活性剂KH560和表面活性剂SF8427中的一种或多种；
所述抗氧化剂包括抗氧化剂TNP、抗氧化剂1010、抗氧化剂DLTP、抗氧化剂DNP、抗氧化剂264和抗氧化剂TPP中的一种或多种；
所述抑烟剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锌和水滑石中的一种或多种；
所述异氰酸酯包括多苯基多亚甲基多异氰酸酯、4,4＇-二苯甲烷二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；
所述聚氨酯聚酰亚胺的结构式，如式III所示，
6.一种如权利要求1～5任意一项所述的聚氨酯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)将多元醇和芳香二酐进行初次混合后，得到主材料A溶液；
将极性溶剂和芳香二酐进行预混合后，得到主材料B溶液；
2)将上述步骤得到的主材料A溶液和主材料B溶液进行混合后，得到发泡前体溶液；
3)将上述步骤得到的发泡前体溶液、催化剂、水、发泡剂、泡沫稳定剂、抗氧化剂、阻燃剂和抑烟剂进行再次混合后，得到混合液；
4)将上述步骤得到的混合液和异氰酸酯经过最后混合，再在模具中经过自由发泡成型，然后进行预固化和后固化后，得到聚氨酯聚酰亚胺泡沫材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述初次混合的温度为35～120℃；
所述初次混合的时间为1～2h；
所述预混合的温度为50～120℃；
所述预混合的时间为4～6h。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的时间为1～10min；
所述再次混合的时间为1～10min；
所述最后混合的方式包括高速搅拌混合；
所述模具包括敞开式发泡模具；
所述自由发泡的时间为5～30min。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌混合的转速为500～3000r/min；
所述高速搅拌混合的时间为10～100s；
所述预固化的方式包括微波预固化；
所述预固化后还包括脱模步骤。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述微波预固化的时间为30～60min；
所述微波预固化的微波功率阶段性梯度设置为400～700W；
所述后固化的温度阶段性梯度设置为160～300℃；
所述后固化的时间为3～5h。
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