CN113614156A - 闭孔泡沫和相关的可膨胀组合物、泡沫形成方法和制品 - Google Patents

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Abstract

一种聚醚酰亚胺基泡沫，包含特定量的成核剂和聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度。该泡沫具有20至60千克/立方米的密度和80％至100％的闭孔含量。该泡沫可以通过使成核剂和聚醚酰亚胺与包含特定量的丙酮和甲醇的发泡剂组合的方法来制备。还描述了包括该泡沫的制品。

Description

闭孔泡沫和相关的可膨胀组合物、泡沫形成方法和制品
背景技术
聚醚酰亚胺是由于高耐热性、耐溶剂性、阻燃性和低吸湿性而受到青睐的高性能聚合物。聚醚酰亚胺已经用于形成提供高强度重量比的硬质泡沫。聚醚酰亚胺的某些用途需要闭孔泡沫。例如，在树脂传递模塑中与低粘度粘合剂一起使用的泡沫需要高闭孔含量，以防止泡沫通过吸收粘合剂而变重。然而，特别是在连续工艺中，可能难以制备具有高闭孔含量的聚醚酰亚胺泡沫。
发明内容
一个实施方式是聚醚酰亚胺基泡沫(polyetherimide-based foam，基于聚醚酰亚胺的泡沫)，包含：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度(dispersity，分散性)；以及0.2至4重量份的成核剂；其中，重量份基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂；其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度；并且其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量。
另一实施方式是包含本文所描述变型中的任何一个中的聚醚酰亚胺基泡沫的制品。
另一实施方式是可膨胀聚醚酰亚胺组合物，包含：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；0.2至4重量份的成核剂；4.1至7重量份的发泡剂，该发泡剂包含4至6重量份的丙酮和0.1至1重量份的甲醇；其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂。
另一实施方式是形成聚醚酰亚胺基泡沫的方法，包括：通过熔融共混以下形成可膨胀组合物：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；0.2至4重量份的成核剂；以及4.1至7重量份的发泡剂，该发泡剂包含4至6重量份的丙酮和0.1至1重量份的甲醇，其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂；以及通过模具挤出可膨胀组合物以形成聚醚酰亚胺基泡沫，该聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTMD1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度和根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量；其中，挤出包括保持190至235℃的模具熔融温度和0.035至0.065的质量通量比，其中，质量通量比被定义为模具后的质量通量与模具前的质量通量的比值。
下面将详细描述这些和其他实施方式。
附图说明
图1是泡沫挤出设备的示意图。
图2是泡沫挤出设备中的模具的出口部分截面的示意图。
具体实施方式
本发明人已经确定，具有20至60千克/立方米的密度和80％至100％的闭孔含量的聚醚酰亚胺基泡沫可以通过由具有特定分子量特性的聚醚酰亚胺、成核剂和包含丙酮和甲醇的发泡剂开始的方法来制备。将以特定量使用的这些组分结合以形成可膨胀组合物，然后将其在特定温度和质量通量条件下通过模具挤出以形成聚醚酰亚胺基泡沫。
一个实施方式是聚醚酰亚胺基泡沫，该聚醚酰亚胺基泡沫包含：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；以及0.2至4重量份的成核剂；其中，重量份基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂；其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度；并且其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量。
聚醚酰亚胺基泡沫包含聚醚酰亚胺。聚醚酰亚胺是包含具有下式的醚酰亚胺单元的聚合物：
Figure BDA0003113489170000031
其中，T是-O-或式-O-Z-O-的基团，其中，-O-或-O-Z-O-基团的二价键在邻苯二甲酰亚胺基团的3,3'、3,4'、4,3'、或4,4'位置上；Z包括下式的二价部分：
Figure BDA0003113489170000041
Figure BDA0003113489170000042
以及
Figure BDA0003113489170000043
其中，Q是可以是-O-、-S-、-C(O)-、-SO2-、-SO-的二价部分，-CyH2y-，其中，y是1至8，或者-CpHqFr-，其中，p是1至8并且q是0至15并且r是1至16并且q+r＝2p；并且R1在每次出现时独立地是选自由以下组成的组的二价基团：具有6至20个碳的取代或未取代的二价芳烃部分、具有2至20个碳的直链或支链亚烷基部分、具有3至20个碳原子的亚环烷基部分、以及具有以下通式的二价部分：
Figure BDA0003113489170000051
其中，Q如上所定义。如本文所使用的，“取代”是指包括至少一个取代基，诸如，卤素(即，F、Cl、Br、I)、羟基、氨基、硫醇基、羧基、羧酸酯、酰胺、腈、硫化物、二硫化物、硝基、C1-C18烷基、C1-C18烷氧基、C6-C18芳基、C6-C18芳氧基、C7-C18烷基芳基、或C7-C18烷基芳氧基。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺不含卤素。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺包含具有以下结构的醚酰亚胺单元
Figure BDA0003113489170000052
其中，R8是间亚苯基或对亚苯基。在一些实施方式中，聚醚酰亚胺包括聚[2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)丙烷)-1,3-亚苯基双酰亚胺]。例如，聚醚酰亚胺中醚酰亚胺单元的数量可以是10至1,000或20至500。
聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量。在此范围内，重均分子量可以是45,000至80,000克/摩尔或55,000至75,000克/摩尔。聚醚酰亚胺还具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的2.7至4.5的分散度。分散度(以前称为多分散性指数)是重均分子量与数均分子量的比率。在2.7至4.5的范围内，分散度可以是2.8至4.3或3至4。
可以根据2005年3月10日公开的Khouri等人的国际专利申请公开号WO 2005/021599 A1中所描述的程序制备具有所期望的分子量特性的聚醚酰亚胺。
基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂，聚醚酰亚胺基泡沫以96至99.8重量份的量包含聚醚酰亚胺。在此范围内，聚醚酰亚胺基泡沫的聚醚酰亚胺含量可以是98至99.5重量份。
除了聚醚酰亚胺之外，聚醚酰亚胺基泡沫包含成核剂。合适的成核剂包括金属氧化物(包括二氧化钛)、粘土、滑石、硅酸盐、二氧化硅、铝酸盐、重晶石、钛酸盐、硼酸盐、氮化物、以及它们的组合。在一些实施方式中，成核剂包括滑石。
基于总重量为100重量份的总聚醚酰亚胺和成核剂，聚醚酰亚胺基泡沫以0.2至4重量份的量包含成核剂。在此范围内，聚醚酰亚胺基泡沫的成核剂含量可以是0.3至3重量份或0.5至2重量份。
聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度。在此范围内，密度可以是25至55千克/立方米或30至50千克/立方米。
聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量。在此范围内，闭孔含量可以是84％至100％或87％至100％。
在一些实施方式中，聚醚酰亚胺具有根据ASTM D4440-15在340℃和1弧度/秒的角频率下测定的4300至5300帕斯卡-秒的复数粘度。在此范围内，复数粘度可以是4400至5200帕斯卡-秒或4500至5000帕斯卡-秒。
在具体实施方式中，聚醚酰亚胺基泡沫包含98至99.5重量份的聚醚酰亚胺和0.5至2重量份的成核剂；聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；成核剂包括滑石；并且聚醚酰亚胺基泡沫具有30至50千克/立方米的密度和87％至100％的闭孔含量。
另一实施方式是包含上述变型中的任何一个中的聚醚酰亚胺基泡沫的制品。此类制品包括在交通工具(包括汽车、飞机、船舶、火车、以及地铁车厢)的内部中使用的部件。特定制品是航天(aerospace)内部镶板。
在制品的具体实施方式中，聚醚酰亚胺基泡沫包含98至99.5重量份的聚醚酰亚胺和0.5至2重量份的成核剂；聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；成核剂包括滑石；并且聚醚酰亚胺基泡沫具有30至50千克/立方米的密度和87％至100％的闭孔含量。
另一实施方式是可膨胀聚醚酰亚胺组合物，包含：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；0.2至4重量份的成核剂；以及4.1至7重量份的发泡剂，该发泡剂包含4至6重量份的丙酮和0.1至1重量份的甲醇；其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂。
在96至99.8重量份的范围内，可膨胀聚醚酰亚胺组合物的聚醚酰亚胺含量可以是98至99.5重量份。在0.2至4重量份的范围内，可膨胀聚醚酰亚胺组合物的成核剂含量可以是0.5至2重量份。在4.1至7重量份的范围内，可膨胀聚醚酰亚胺组合物的发泡剂含量可以是4.65至6.1重量份。在4至6重量份的范围内，可膨胀聚醚酰亚胺组合物的丙酮含量可以是4.5至5.5重量份。在0.1至1重量份的范围内，可膨胀聚醚酰亚胺组合物的甲醇含量可以是0.15至0.6重量份。
在可膨胀聚醚酰亚胺组合物的具体实施方式中，可膨胀聚醚酰亚胺组合物包含98至99.5重量份的聚醚酰亚胺、0.5至2重量份的成核剂、以及4.65至6.1重量份的发泡剂，该发泡剂包含4.5至5.5重量份的丙酮和0.15至0.6重量份的甲醇；聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；并且成核剂包括滑石。
另一实施方式是形成聚醚酰亚胺基泡沫的方法，包括：通过熔融共混以下形成可膨胀组合物：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；0.2至4重量份的成核剂；以及4.1至7重量份的发泡剂，该发泡剂包含4至6重量份的丙酮和0.1至1重量份的甲醇，其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂；以及通过模具挤出可膨胀组合物以形成聚醚酰亚胺基泡沫，该聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTMD1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度和根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量；其中，挤出包括保持190至235℃的模具熔融温度和0.035至0.065的质量通量比，其中，质量通量比被定义为模具后的质量通量与模具前的质量通量的比值。
方法包括通过模具挤出可膨胀组合物以形成聚醚酰亚胺基泡沫。在挤出过程中，保持190至235℃的模具熔融温度。如本文所使用，“模具熔融温度”是模具内可膨胀组合物的熔融温度。在一些实施方式中，模具熔融温度是195至230℃。挤出的特征进一步在于0.035至0.065的质量通量比。无单位的质量通量比被定义模具后的质量通量与模具前的质量通量的比值。例如，对于产生具有40千克/立方米的密度并且在1.1米/分钟的线速度、2.75千克/分钟的线进料速率、0.0035米的模具间隙高度和0.8米的模具间隙宽度下操作的泡沫的工艺，
模具后的质量通量(kg/(m2-min))＝线速度(m/min)×密度(kg/m3)＝1.1m/min×40kg/m3＝44kg/(m2-min)
并且
模具前的质量通量(kg/(m2-min))＝线进料速率(kg/min)÷模具间隙面积(m2)＝2.75kg/min÷(0.0035m×0.8m)＝982kg/(m2-min)
并且
质量通量比＝模具后的质量通量(kg/(m2-min))÷模具前的质量通量(kg/(m2-min))＝44kg/(m2-min)÷982kg/(m2-min)＝0.045。
在96至99.8重量份的范围内，可膨胀组合物的聚醚酰亚胺含量可以是98至99.5重量份。在30,000至80,000克/摩尔的范围内，聚醚酰亚胺重均分子量可以是55,000至75,000克/摩尔。在2.7至4.5的范围内，聚醚酰亚胺分散度可以是2.8至4.3或3至4。在0.2至4重量份的范围内，可膨胀组合物的成核剂含量可以是0.5至2重量份。在4.1至7重量份的范围内，可膨胀组合物的发泡剂含量可以是4.65至6.1重量份。在4至6重量份的范围内，可膨胀组合物的丙酮含量可以是4.5至5.5重量份。在0.1至1重量份的范围内，可膨胀组合物的甲醇含量可以是0.15至0.6重量份。在20至60千克/立方米的范围内，聚醚酰亚胺基泡沫的密度可以是30至50千克/立方米。在80％至100％的范围内，聚醚酰亚胺基泡沫的闭孔含量可以是87％至100％或90％至100％。
在一些实施方式中，以0.7至1.3米/分钟、或0.9至1.3米/分钟、或1至1.3米/分钟的线速度进行形成聚醚酰亚胺基泡沫的方法。在一些实施方式中，挤出可膨胀组合物通过具有20度至40度的模唇角的模具进行。为了说明和讨论模唇角度，参见下面的工作实施例。任选地，模具的特征可以在于在与泡沫厚度对应的尺寸上的模具出口空隙。在一些实施方式中，模具出口空隙在模具出口的宽度上是恒定的。在其他实施方式中，模具出口空隙在模具出口宽度的中心相对于模具出口宽度的边缘略小。已观察到，模具出口间隙的这种变化可以提供跨片材的宽度具有更均匀的密度的泡沫片材。
在形成聚醚酰亚胺基泡沫的方法的具体实施方式中，可膨胀组合物包含98至99.5重量份的聚醚酰亚胺、0.5至2重量份的成核剂、以及4.65至6.1重量份的发泡剂，该发泡剂包含4.5至5.5重量份的丙酮和0.15至0.6重量份的甲醇；聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；成核剂包括滑石；并且聚醚酰亚胺基泡沫具有30至50千克/立方米的密度和87％至100％的闭孔含量。
本文所公开的所有范围包括端点，并且端点可以独立地相互结合。本文所公开的每个范围构成在所公开的范围内的任何点或子范围的公开内容。
本发明包括至少以下方面。
方面1：一种聚醚酰亚胺基泡沫，包含：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；以及0.2至4重量份的成核剂；其中，重量份基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂；其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度；并且其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量。
方面2：如方面1所述的聚醚酰亚胺基泡沫，其中，聚醚酰亚胺包括聚[2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)丙烷)-1,3-亚苯基双酰亚胺]。
方面3：如方面1或2所述的聚醚酰亚胺基泡沫，其中，成核剂包括滑石。
方面4：如方面1至3中任一项所述的聚醚酰亚胺基泡沫，聚醚酰亚胺基泡沫具有87％至100％的闭孔含量。
方面5：如方面1至4中任一项所述的聚醚酰亚胺基泡沫，其中，聚醚酰亚胺具有根据ASTM D4440-15在340℃和1弧度/秒的角频率下测定的4300至5300帕斯卡-秒的复数粘度。
方面6：如方面1的聚醚酰亚胺基泡沫，其中，聚醚酰亚胺基泡沫包含98至99.5重量份的聚醚酰亚胺和0.5至2重量份的成核剂；其中，聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；其中，成核剂包括滑石；并且其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有30至50千克/立方米的密度和87％至100％的闭孔含量。
方面7：一种制品，其包含如方面1至6中任一项所述的聚醚酰亚胺基泡沫的制品。
方面8：如方面7所述的制品，制品包括方面6所述的聚醚酰亚胺基泡沫。
方面9：如方面7或8所述的制品，其中，制品是航天内部镶板。
方面10：一种可膨胀聚醚酰亚胺组合物，包含：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；0.2至4重量份的成核剂；4.1至7重量份的发泡剂，该发泡剂包含4至6重量份的丙酮和0.1至1重量份的甲醇；其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂。
方面11：如方面10所述的可膨胀聚醚酰亚胺组合物，其中，可膨胀聚醚酰亚胺组合物包含98至99.5重量份的聚醚酰亚胺、0.5至2重量份的成核剂、以及4.65至6.1重量份的发泡剂，该发泡剂包含4.5至5.5重量份的丙酮和0.15至0.6重量份的甲醇；其中，聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；并且其中，成核剂包括滑石。
方面12：一种形成聚醚酰亚胺基泡沫的方法，包括：通过熔融共混以下组分形成可膨胀组合物：96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，该聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；0.2至4重量份的成核剂；以及4.1至7重量份的发泡剂，该发泡剂包含4至6重量份的丙酮和0.1至1重量份的甲醇，其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的聚醚酰亚胺和成核剂；以及通过模具挤出可膨胀组合物以形成聚醚酰亚胺基泡沫，该聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTMD1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度和根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量；其中，挤出包括保持190至235℃的模具熔融温度和0.035至0.065的质量通量比，其中，质量通量比被定义为模具后的质量通量与模具前的质量通量的比值。
方面13：如方面12所述的方法，其中，可膨胀聚醚酰亚胺组合物包含98至99.5重量份的聚醚酰亚胺、0.5至2重量份的成核剂、以及4.65至6.1重量份的发泡剂，该发泡剂包含4.5至5.5重量份的丙酮和0.15至0.6重量份的甲醇；其中，聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；其中，成核剂包括滑石；并且其中，聚醚酰亚胺基泡沫具有30至50千克/立方米的密度和87％至100％的闭孔含量。
通过以下非限制性的实施例来进一步说明本发明。
实施例
用于这些实施例的材料总结在表1中。命名为PEI 1和PEI 2的聚醚酰亚胺可以根据2005年3月10日公开的Khouri等人的国际专利申请公开号WO 2005/021599A1中描述的程序制备。
表1
Figure BDA0003113489170000131
对于PEI 2和PEI 3，如下测定作为频率函数的复数粘度。使用来自TAInstruments的ARES应变控制流变仪进行动态振荡频率扫描。使用频率扫描方法确定在恒定温度下作为频率函数的材料的复数粘度和动态模量。使用25毫米的平行板几何形状在10％的应变和1毫米的固定间隙下进行测量。测试温度是340℃，并且频率从0.3弧度/秒至300弧度/秒变化。在1弧度/秒下的复数粘度对于PEI 2是4625.3帕斯卡-秒，并且对于PEI 3是4197.7帕斯卡-秒。
使用聚醚酰亚胺作为基础树脂、滑石颗粒作为成核剂、以及丙酮和甲醇的混合物作为发泡剂，通过连续挤出法产生泡沫板。在挤出机中将聚醚酰亚胺(PEI 1或PEI 2，在表2中指定；99.15重量份)与滑石(0.85重量份)预混合以形成PEI/滑石共混物。在如下所描述的泡沫挤出设备中，将100重量份的PEI/滑石共混物与0.3重量份的甲醇和一定量的丙酮组合，这些丙酮的量在实施例之间变化并且在表2中指定。除了甲醇和丙酮的贡献之外，材料通过量是每小时165千克的PEI/滑石共混物。
图1是泡沫挤出设备1的示意图。泡沫挤出设备1包括主挤出机10，其中PEI/滑石共混物在高达约390℃的熔融温度下熔融并且与发泡剂(例如，丙酮和甲醇)混合以形成熔融共混物。经由进料喉20将PEI/滑石共混物添加至主挤出机10中。经由恰好在进料喉部20下游的端口(未示出)将发泡剂添加至主挤出机10中。将在主挤出机10中产生的熔融共混物转移到次挤出机30中，在此处将其冷却至约200℃的熔融温度。然后将冷却的熔融共混物转移至模具40，在此处开始膨胀(泡沫形成)。在离开模具40时，仍然膨胀的泡沫50继续膨胀，直到该膨胀被在泡沫的主平面上方和下方的校准器面板60约束(在图1中仅示出下部校准器面板)。泡沫还膨胀到与机器方向平行并且在图1的平面内的边缘70。在从校准器面板60冒出之后，泡沫完全膨胀并且处于泡沫板80的形式。泡沫板80在一系列辊90之间穿过，该辊以称为线速度的预定速度拉动板通过线(图1仅示出泡沫板80下方的辊组90)。在图1的左端处，箭头指示机器方向。
用于这些实施例的挤出设备购自KrausMaffei Berstorff(汉诺威，德国)。第二挤出机30与模具40之间连接的内径是圆形截面，直径是约80毫米。图2是模具40的出口部分的截面的示意图。在通过具有高度110的开口离开模具之前，膨胀材料遇到以模唇角120为特征的限制。在本实验中，模唇角是约31°，开口宽度是约800毫米，并且高度是约4毫米。
改变四个工艺参数：聚醚酰亚胺的分散度、预发泡的组合物的丙酮含量、模具温度、以及线速度。无单位的分散度是重均分子量与数均分子量的比率，各自通过使用聚苯乙烯标准物的凝胶渗透色谱法测定。丙酮含量是每100重量份的PEI/滑石共混物的丙酮重量份。以摄氏度为单位表示的模具熔融温度是模具内可膨胀组合物的熔融温度。以米/分钟的单位表示的线速度是从发泡挤出机中拉出泡沫板的速度。
第一组实验(表2中的实施例1至4)利用具有2.3的分散度的PEI 1。如表2所指定的，改变丙酮含量、模具温度和线速度。确定在每组工艺条件下产生的泡沫板的闭孔含量。使用来自Micromeritics的ACCUPYCTM II1340气体比重计根据ASTM D6226-15测定闭孔含量，其在数字基础上计算并且以％的单位表示。工艺变化和闭孔含量值总结于表2中。结果表明，对于每组工艺条件，含有具有2.3的分散度的聚醚酰亚胺的预发泡材料产生具有在13％至25％范围内的低闭孔含量的泡沫。第二组实验(表2中的实施例5至9)利用具有3.4的分散度的PEI 2。改变丙酮含量、模具温度和线速度。如上所描述计算质量通量比值。工艺变化和闭孔含量值总结于表2中。表2中的结果示出实施例8和9获得80％至100％所需范围内的闭孔含量。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
聚醚酰亚胺类型 PEI 1 PEI 1 PEI 1 PEI 1 PEI 2
丙酮含量(％) 5.2 5.4 5.4 5.2 4.7
模具熔融温度(℃) 195 208 213 200 190
线速度(m/min) 1.37 1.07 1.10 1.07 1.00
闭孔含量(％) 25 13 20 21 26
密度(kg/m<sup>3</sup>) 40.7 42.5 40.3 39.9 46.9
质量通量比 -- -- -- -- 0.052
表2(续)
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
聚醚酰亚胺类型 PEI 2 PEI 2 PEI 2 PEI 2
丙酮含量(％) 5.4 4.7 5.4 5.3
模具熔融温度(℃) 189 189 210 203
线速度(m/min) 0.81 0.74 1.10 1.06
闭孔含量(％) 34 75 93 100
密度(kg/m<sup>3</sup>) 48.7 45.3 42.7 38.9
质量通量比 0.044 0.036 0.048 0.047
。

Claims (13)

1.一种聚醚酰亚胺基泡沫，包含：
96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，所述聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；以及
0.2至4重量份的成核剂；
其中，重量份基于总重量为100重量份的所述聚醚酰亚胺和所述成核剂；
其中，所述聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度；并且
其中，所述聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量。
2.根据权利要求1所述的聚醚酰亚胺基泡沫，其中，所述聚醚酰亚胺包括聚[2,2-双(4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基)丙烷)-1,3-亚苯基双酰亚胺]。
3.根据权利要求1或2所述的聚醚酰亚胺基泡沫，其中，所述成核剂包括滑石。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的聚醚酰亚胺基泡沫，所述聚醚酰亚胺基泡沫具有87％至100％的闭孔含量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的聚醚酰亚胺基泡沫，其中，所述聚醚酰亚胺具有根据ASTM D4440-15在340℃和1弧度/秒的角频率下测定的4300至5300帕斯卡-秒的复数粘度。
6.根据权利要求1所述的聚醚酰亚胺基泡沫，
其中，所述聚醚酰亚胺基泡沫包含98至99.5重量份的所述聚醚酰亚胺和0.5至2重量份的所述成核剂；
其中，所述聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；
其中，所述成核剂包括滑石；并且
其中，所述聚醚酰亚胺基泡沫具有30至50千克/立方米的密度和87％至100％的闭孔含量。
7.一种制品，其包含权利要求1至6中任一项所述的聚醚酰亚胺基泡沫。
8.根据权利要求7所述的制品，所述制品包括权利要求6所述的聚醚酰亚胺基泡沫。
9.根据权利要求7或8所述的制品，其中，所述制品是航天内部镶板。
10.一种可膨胀聚醚酰亚胺组合物，包含：
96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，所述聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；
0.2至4重量份的成核剂；以及
4.1至7重量份的发泡剂，所述发泡剂包含：
4至6重量份的丙酮和
0.1至1重量份的甲醇；
其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的所述聚醚酰亚胺和所述成核剂。
11.根据权利要求10所述的可膨胀聚醚酰亚胺组合物，
其中，所述可膨胀聚醚酰亚胺组合物包含
98至99.5重量份的所述聚醚酰亚胺，
0.5至2重量份的所述成核剂，以及
4.65至6.1重量份的所述发泡剂，所述发泡剂包含：
4.5至5.5重量份的丙酮和
0.15至0.6重量份的甲醇；
其中，所述聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；并且
其中，所述成核剂包括滑石。
12.一种形成聚醚酰亚胺基泡沫的方法，包括：
通过熔融共混以下组分形成可膨胀组合物：
96至99.8重量份的聚醚酰亚胺，所述聚醚酰亚胺具有使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法测定的30,000至80,000克/摩尔的重均分子量和2.7至4.5的分散度；
0.2至4重量份的成核剂，以及
4.1至7重量份的发泡剂，所述发泡剂包含：
4至6重量份的丙酮和
0.1至1重量份的甲醇，
其中，所有重量份均基于总重量为100重量份的所述聚醚酰亚胺和所述成核剂；以及
通过模具挤出所述可膨胀组合物以形成聚醚酰亚胺基泡沫，所述聚醚酰亚胺基泡沫具有根据ASTM D1622-14在23℃下测定的20至60千克/立方米的密度和根据ASTM D6226-15测定的80％至100％的闭孔含量；其中，所述挤出包括保持190至235℃的模具熔融温度和0.035至0.065的质量通量比，其中，质量通量比被定义为所述模具后的质量通量与所述模具前的质量通量的比值。
13.根据权利要求12所述的方法，
其中，所述可膨胀组合物包含
98至99.5重量份的所述聚醚酰亚胺，
0.5至2重量份的所述成核剂，以及
4.65至6.1重量份的所述发泡剂，所述发泡剂包含：
4.5至5.5重量份的丙酮和
0.15至0.6重量份的甲醇；
其中，所述聚醚酰亚胺具有55,000至75,000克/摩尔的重均分子量和2.8至4.3的分散度；
其中，所述成核剂包括滑石；并且
其中，所述聚醚酰亚胺基泡沫具有30至50千克/立方米的密度和87％至100％的闭孔含量。
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