CN115996975A - 具有限定的残余发泡剂含量的pei粒子泡沫 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于聚醚酰亚胺(PEI)的聚合物泡沫，符合航天航空工业对于飞行器的内部构件和外部构件二者的法律要求。

Description

具有限定的残余发泡剂含量的PEI粒子泡沫
技术领域
本发明的目的是提供用于制备聚醚酰亚胺(PEI)粒子泡沫的新方法，该方法的特征在于，经发泡的PEI具有根据DIN EN ISO 6721-1测量的在180至220℃之间的玻璃化转变温度，和所述粒子泡沫的平均泡孔直径为小于2mm，其密度为根据DIN EN ISO 1183测定的10-200kg/m3，和在厚度为2-60mm的模制品中，根据AITM 2.0006的能量释放为最大65kW/m2(HRR)，和在2分钟内为2-65kWmin/m2(HR)。
背景技术
在航空航天工业中适合安装的泡沫材料是公知常识。然而，为此目的所描述的大多数泡沫仅由纯PMI(聚甲基丙烯酰亚胺)、PPSU(聚苯砜)或PES(聚醚砜)组成。文献中还记载了PVC(聚氯乙烯)，然而从毒理学角度来看，它是不合适的。迄今为止，所有这些材料仅作为块状或片状材料使用。
其它材料也已经被较不详细地描述为用于安装在航空航天工业中的片状材料。聚(氧基-1,4-苯基磺酰基-1,4-苯基)(PESU)是这样的材料的一个实例。其例如由DIAB以Divinycell F销售。然而，在这些挤出的泡沫片材的进一步加工中，却不经济地产生大量的废料。
在三维泡沫模制品的制备中避免切割废料的一种经济的方法是使用泡沫粒子(珠粒泡沫)而不是块状泡沫。根据现有技术可得的所有粒子泡沫要么在高温下使用的情况下具有缺点，要么总体上机械性能欠佳，尤其是在这些高温下。另外，只有极少数已有的泡沫不是高度易燃的，并且因此有资格安装在例如机动车辆、轨道车辆或飞行器的内部构件中。例如，基于聚丙烯(EPP)、聚苯乙烯(EPS)、热塑性聚氨酯弹性体(E-TPU)或PMI(ROHACELLTriple F)的粒子泡沫具有不充分的阻燃性，而原则上适用的所有具有固有阻燃性的聚合物，例如PES、PEI或PPSU，根据目前的现有技术仅被加工成块状泡沫。
在三维泡沫模制品的制备中避免切割废料的一种经济的方法是使用珠粒泡沫而不是块状泡沫。根据现有技术可得的所有粒子泡沫要么在高温下使用时具有缺点，要么总体上，并且尤其是在这些高温下，具有欠佳的机械性能。此外，只有非常少的泡沫已知是不易燃的，并因此可在机动车辆、轨道车辆或飞行器的内部构件中使用。例如，基于聚丙烯(EPP)、聚苯乙烯(EPS)、热塑性聚氨酯弹性体(E-TPU)或PMI(ROHACELL Triple F)的粒子泡沫具有不足的阻燃效果，而原则上适用的所有具有固有阻燃性的聚合物，例如PES、PEI、PEEK或PPSU，根据目前的现有技术仅被加工成块状泡沫。
然而，所述具有固有阻燃性的聚合物有时在加工成块状泡沫后含有大量残余发泡剂，这不符合要求，例如在飞行器构造中的要求。
发明内容
要解决的技术问题
考虑到现有技术，本发明解决的问题是提供一种可确保在PEI粒子泡沫的模制件中残余发泡剂含量低的方法。
另一个任务是提供用于在飞行器构造中使用的PEI粒子泡沫。
其它未明确的任务可由本文中的说明书、权利要求书或实施例得出，而在此未明确提及。
解决方案
所述问题通过提供制备聚醚酰亚胺(PEI)粒子泡沫的新方法而解决，所述方法的特征在于，经发泡的PEI具有根据DIN EN ISO6721-1(公开日：2011-08)测量的在180至220℃之间的玻璃化转变温度，和所述粒子泡沫的平均泡孔直径为小于2mm，其密度为根据DINEN ISO 1183-1(公开日：2013-04)测定的10-200kg/m3，和在厚度为2-60mm的模制件中，根据AITM 2.0006(ASTM E 906；公开日：2017-01)的能量释放为最大65kW/m2(HRR)，和在2分钟内为2-65kWmin/m2(HR)，所述制备是通过以下过程实施的：在模塑发泡工艺过程中用流体冲洗所述粒子泡沫，并且排出发泡剂，和如果必要，随后对其进行热处理。
特别地，这些问题通过提供含有聚醚酰亚胺(PEI)和至少一种成核剂的聚合物混合物而得到解决，所述聚合物混合物用于制备泡沫，该泡沫具有根据DIN EN ISO 1183-1测定的10至≤200kg/m3的密度和根据DIN EN ISO 6721-1测量的在180至220℃之间的玻璃化转变温度。
合适的是以下聚合物共混物，该聚合物共混物在发泡和回火之前由77.01至99.5重量％的PEI、0.49至19.99重量％的发泡剂、0.01至3重量％的成核剂和0重量％至10重量％的添加剂组成。
含有1重量％至19重量％的发泡剂的聚合物共混物是优选的。
发泡剂的选择是相对自由的，并且对于本领域技术人员而言特别由以下因素决定：选择的发泡方法、在所述聚合物中的溶解性和发泡温度。合适的发泡剂例如是醇，例如异丙醇或丁醇，酮，例如丙酮或甲基乙基酮，烷烃，例如异丁烷、正丁烷、异戊烷、正戊烷、己烷、庚烷或辛烷，烯烃，例如戊烯、己烯、庚烯或辛烯，CO2，N2，水，醚，例如乙醚，醛，例如甲醛或丙醛，氟(氯)烃，化学发泡剂，或几种这些物质的混合物。
化学发泡剂是挥发性较小或非挥发性的物质，它们在发泡条件下会发生化学分解，从而形成真正的发泡剂。一个非常简单的实例是叔丁醇，它在发泡条件下形成异丁烯和水。另外的实例是NaHCO3、柠檬酸及其衍生物、偶氮二甲酰胺(ADC)及其化合物，甲苯磺酰肼(TSH)，氧基双(苯并磺酰肼)(OBSH)或5-苯基-四唑(5-PT)。
对于PEI粒子泡沫的各种应用，非常重要的是残余发泡剂含量尽可能低，并且通过降低残余发泡剂含量将粒子泡沫中的根据AITM2.0006的能量释放降低到低于65kW/m2(HRR)的值。优选地，根据AITM 2.0006的能量释放为最大65kW/min2(HRR)，和在2分钟内为2-65kWmin/m2(HR)，特别优选在2分钟测试持续时间内为10-65kWmin/m2。由于能量释放取决于样品的体积，因此必须为此处使用的OSU(俄亥俄州立大学)测试预先确定样品尺寸。
所述样品尺寸为150mm×150mm×安装厚度。本发明中使用的模制品具有在2至60mm之间的安装厚度。优选地，它们具有在5至20mm之间的厚度。
根据本发明的方法的特征在于以下事实：在模塑发泡工艺过程中用流体冲洗所述粒子泡沫。在这个方法步骤过程中发泡剂被排出。优选的流体是水蒸气或热空气。
如果在这个方法步骤后残余发泡剂含量仍然过高，并且因此根据AITM 2.0006的能量释放高于65kW/min2(HRR)，和在2分钟内高于65kWmin/m2(HR)，则可进行任选的热后处理。
然后优选回火。根据剩余的残余发泡剂含量，使回火在50至200℃之间的温度下进行0.1至72小时。
在本发明的意义上合适的装置例如是回火炉、可加热转鼓、锅炉或者还有与热源组合的移动带，优选连续炉。所述可移动带例如是传送带，其将所述模制件送到所述热源处。
本领域技术人员已知许多用于将所述模制件送到所述装置处的时机。例如，本领域技术人员可以手动或在机械辅助下(例如借助于手推车)将它们送料。根据设备的类型，所述模制件要么被带入所述设备的内部，要么放置在所述设备的一部分上(例如，在传送带上，以便可以将所述模制件送到热源处)。
以此方式，可优选在具有多个工件的大烘箱中同时进行回火。然后从该烘箱中取出单个模制件。
所述装置具有加热所述模制件的可能性。本领域技术人员已知用于此的多种方法。例如，可以使用合适的IR辐射源、(饱和)水蒸气、无线电波、微波、电磁波、热空气、一个或多个电阻炉或以上的组合。热量可以直接(例如通过辐射)或通过热传导(例如穿过由水蒸气或类似的热源加热的可加热转鼓或锅炉的壁)间接传递给所述模制件。
模塑发泡和回火也可以在相同的装置中进行，例如通过在发泡后任选的改变温度和打开微波源。然而，优选在分开的装置中实施这两个步骤。
此外，泡沫通常含有不同的添加剂。取决于添加剂的类型，将0至10重量％的添加剂添加到聚合物共混物中。所述添加剂是阻燃添加剂、增塑剂、颜料、UV稳定剂、成核剂、抗冲改性剂、粘合促进剂、流变学改性剂、扩链剂、纤维、小板和/或纳米粒子。
通常将磷化合物，尤其是磷酸酯(盐)、膦或亚磷酸酯(盐)用作阻燃添加剂。合适的UV稳定剂或UV吸收剂是本领域技术人员公知的。通常，使用HALS化合物、tiuvine或三唑。通常将具有弹性体或软相的聚合物粒子用作抗冲改性剂。这些经常是核(壳)壳粒子，其具有外壳，所述外壳本身最多轻度交联，并且作为纯聚合物会与所述PEI具有至少最小的混溶性。作为颜料，原则上可以使用所有已知的颜料。
合适的增塑剂、流变学改性剂和扩链剂是由PEI制造薄膜、膜或模制件的领域的技术人员公知的，并且因此可在付出极小努力的情况下转用到由根据本发明的组合物制造泡沫的过程中。所述任选添加的纤维通常是已知可被添加到聚合物组合物中的纤维材料。在本发明的一个特别合适的变型方案中，所述纤维是PEI、PEEK、PES、PPSU或共混纤维，后者得自所提及聚合物的一种选择。
所述纳米粒子(其可以是管、小板、棒、球的形式或其它已知形式)通常是无机材料。这些可以在制成的泡沫中发挥不同的功能。因此，这些粒子在发泡过程中部分地起到成核剂的作用。此外，所述粒子可影响所述泡沫的机械性能以及(气体)扩散性能。此外，所述粒子还对阻燃性有贡献。
除了所列举的纳米粒子外，还可以添加微米粒子或仅具有部分混溶性的相分离聚合物作为成核剂。在这种情况下，当考虑组成时，所描述的聚合物应与其它成核剂分开考虑，因为它们主要影响所述泡沫的机械性能、所述组合物的熔体粘度，并且因此影响发泡条件。相分离聚合物作为成核剂的额外作用是这种组分的额外的希望的效果，但在这种情况下不是主要效果。因此，这些额外的聚合物与上述综合平衡中的其它添加剂分开列举。
这些聚合物共混物通过已知方法加工成泡沫。常用的方法是挤出。根据本发明，使用挤出来制备以下泡沫，该泡沫具有根据DIN EN ISO1183测定的10至≤200kg/m3的密度。优选通过水下造粒制备加载有发泡剂的粒子。
所述加载有发泡剂的粒子可以不同形式制备。
有利的是制备质量为0.5-15mg，优选在1-12mg之间，尤其优选在3至9mg之间的椭球形粒子。
椭球是基于椭圆(2维)的3维形状。如果半轴是相同的，则所述椭球是球体，如果有2个半轴相一致，则所述椭球是旋转椭球(橄榄球)，如果3个半轴都不同，则所述椭球被称为是三轴或三轴向的。
在一个特别优选的变型方案中，提供制备粒子泡沫的方法，在该方法中将由87.00至99.99重量％的聚醚酰亚胺(PEI)、0.01至3重量％的成核剂和0至10重量％的添加剂组成的组合物在挤出机中通过水下造粒或线料切粒进行配混并加工成颗粒剂。
然后在合适的容器中，例如在转鼓、锅炉、反应器中，用0.49至19.99重量％，优选1-19重量％的发泡剂使获得的颗粒剂溶胀，并经由筛子分离所溶胀的粒子并将其干燥。
通过加热将所得的加载有发泡剂的粒子进行预发泡。加热是通过IR辐射、流体(例如水蒸气)、电磁波、热传导、对流或这些方法的组合进行的。
通过加热所述加载有发泡剂的粒子获得泡沫粒子。这些泡沫粒子具有根据DINISO 697(公开日：1984-01)测定的在10至≤200kg/m3之间，优选在30至90kg/m3之间的堆积密度。
优选地，所述粒子泡沫的平均泡孔直径为≤1mm，优选<500μm，尤其优选<250μm。
在许多情况下，泡孔的尺寸可以很容易地测量，例如借助于显微镜。在两个泡孔之间的泡孔壁清楚可见的时候，这是尤其适用的。
作为经发泡的材料，根据本发明的粒子泡沫具有在180至220℃之间，优选在185至200℃之间的玻璃化转变温度。
除非另有说明，所指出的玻璃化转变温度是通过DSC(差示扫描量热法)测量的。本领域技术人员已知，只有在以下情况下DSC才是充分有意义的：在最初的加热循环达到为比材料的最高玻璃化转变温度或熔融温度高25℃，但低于材料的最低分解温度至少20℃的温度后，将材料样品保持在该温度下至少2分钟。然后，将它再次冷却到低于待测定的最低玻璃化转变温度或熔融温度至少20℃的温度，冷却速率为最大20℃/分钟，优选最大10℃/分钟。在另外等待几分钟后，再进行实际测量，在此过程中将所述样品以通常10℃/分钟或更小的加热速率加热到高于最高熔融温度或玻璃化转变温度至少20℃。
通过以下方式将获得的泡沫粒子加工成模制件，所述方式为借助于模塑工具和能量输入将所述预发泡的粒子烧结成密度为20至≤200kg/m3，优选30至150kg/m3的模制件。
通过IR辐射、使用合适的流体(例如水蒸气或热空气)、热传导或电磁波供应能量。
或者，可以使用成形工具和添加剂将所述泡沫粒子粘结起来。
特别优选地，将所制备的粒子泡沫—无论使用的方法如何—随后粘结、缝合或熔接到覆盖材料上。“熔接”意思是通过加热所述组分，在所述泡沫芯和所述覆盖材料之间产生粘结(粘合)。
所述覆盖材料可以是木材、金属、装饰箔、复合材料、预浸料、织物或其它已知材料。
例如，它可以是具有热塑性或交联的覆盖层的泡沫芯。现有技术描述了用于制备复合材料部件的各种方法。
制备复合材料部件的一个优选方法的特征在于，将根据本发明制备的粒子泡沫在存在覆盖材料的情况下发泡，使得它借助于粘合剂粘结或熔接与后者接合。
在其中在挤出机中实施加载发泡剂的方法的变型方案中，也可以另选地将所述PEI借助于合适的喷嘴加工成半成品(泡沫挤出)，任选与覆盖材料组合，甚至在它离开所述挤出机时。
或者，所述组合物可以使用泡沫注射装置通过模塑(泡沫注射模塑)直接发泡。
无论使用的变型方案如何，所述粒子泡沫或复合材料可在发泡过程中被提供插件，和/或可在所述粒子泡沫中构建通道。
优选地，根据本发明的泡沫表现出的发泡程度导致与未发泡材料相比，密度的降低在1％至98％之间，优选在50％至97％之间，尤其优选在70％至95％之间。优选地，所述泡沫具有在20至200kg/m3之间，优选在30至150kg/m3之间的密度。
基本上，有两种优选的操作过程用于制备根据本发明的粒子泡沫。在第一方法变型方案中，将以下组合物通过具有模板的挤出机借助于水下造粒加工成发泡的颗粒剂，所述组合物由77.01至99.5重量％的PEI、0.49至19.99重量％发泡剂、0.01至3重量％的成核剂和0至10重量％的添加剂组成。
在该方法中，将加载有发泡剂的聚合物熔体冷却到在180至250℃之间的温度，并用合适的输送方式(例如齿轮泵)输送通过模板并在水下造粒机中将所述加载有发泡剂的聚合物熔体造粒。所述水下造粒机是在50至99℃的水温下无压力地操作的。
优选在所述挤出机中加载所述发泡剂。然后所述颗粒在它离开所述模板时发泡。然后优选将经发泡的颗粒进一步发泡成粒子泡沫。
在这种设计的一个变型方案中，可以将所述组合物在它离开所述挤出机时进料到水下造粒机中。所述造粒机的设计考虑了温度和压力的组合，以防止发泡。这个操作过程产生了加载有发泡剂的颗粒，其可随后通过重新输入能量而发泡到希望的密度和/或利用任选的成形进一步加工成粒子泡沫工件。
在用于制备粒子泡沫的第二个方法变型方案中，同样首先借助于具有孔板的挤出机将如对于第一变型方案描述的相应组合物加工成颗粒，但其没有加载发泡剂。在此，然后将所述颗粒在高压釜或搅拌的无压容器中加载发泡剂，使得其含有0.01至19.99重量％，优选0.49至19.99重量％的发泡剂。所述加载有发泡剂的颗粒剂可然后通过膨胀和/或通过加热到超过100℃的温度而发泡以形成粒子泡沫。
关于发泡过程，本领域技术人员已经熟知适用于本发明组合物的用于使聚合物组合物发泡的多种方法，特别是关于热塑性泡沫的方法。例如，可使所述组合物在150和250℃之间的温度和0.1至2巴之间的压力下发泡。优选地，如果所述发泡不接在挤出之后，则其优选在180至230℃之间的温度下在标准压力大气中进行。
在随后加载发泡剂的变型方案中，将还没有发泡剂的组合物在高压釜或搅拌的无压力容器中(在例如20至120℃之间的温度和0巴的压力下)，在高压釜中(优选在30和100巴下)，用所述发泡剂进行加载，并然后通过降低压力和升高温度到发泡温度而使其在所述高压釜中发泡。或者，将已向其中添加了发泡剂的组合物在所述高压釜中冷却并在冷却后取出。然后可将这种组合物随后通过将其加热到发泡温度而进行发泡。这种发泡也可以通过进一步成形或将其与其它元件(例如插件或覆盖层)组合来完成。
根据本发明的方法制备的泡沫被用于航空航天工业的构造，造船业、轨道车辆构造或机动车辆构造中，尤其用于它们的内部构件或外部构件中。这可包括粒子泡沫，无论该粒子泡沫是否是根据本发明的方法制备的，以及由它们制备的复合材料。特别地，由于根据本发明的泡沫具有低的可燃性，它们还可被用在这些车辆的内部构件中。另外，本发明还包括上述材料在造船业、机动车辆构造或轨道车辆构造中的用途。
PEI粒子泡沫特别适合于安装在飞行器的内部构件中。特别地，飞行器不仅包括喷气式或小型飞行器，而且还包括直升机或者甚至航天器。在这样的飞行器的内部构件中的安装的实例例如是在载客飞行器座椅背上的折叠桌板、座椅或隔挡的填充物，以及例如内部门中的填充物。
PEI粒子泡沫也特别适合于安装在飞行器的外部构件中。“外部区域”不仅意味着在飞行器外皮中的填充物，而且还尤其意味着在飞行器机头中、在尾部区域中、在机翼中、在外门中、在方向舵中或者在旋翼叶片中的填充物。
根据本发明的方法提供了适合于在航空航天工业中使用的耐温、阻燃的泡沫材料。

Claims (10)

1.制备聚醚酰亚胺(PEI)粒子泡沫的方法，该方法的特征在于，经发泡的PEI具有根据DIN EN ISO 6721-1：2011-08测量的在180至220℃之间的玻璃化转变温度，和所述粒子泡沫的平均泡孔直径为小于1mm，其密度为根据DIN ENISO 1183-1：2013-04测定的20-200kg/m3，和在厚度为2-60mm的模制件中，根据AITM 2.0006的能量释放为最大65kW/m2(HRR)，和在2分钟内为2-65kWmin/m2(HR)，样品尺寸为150mm×150mm×安装厚度，所述制备是通过以下过程实施的：在模塑发泡工艺过程中用流体冲洗所述粒子泡沫，并排出发泡剂，和如果必要，随后进行热处理。
2.根据权利要求1所述的制备PEI粒子泡沫的方法，其特征在于，所述热处理是在50-200℃的温度下回火0.1小时至72小时。
3.根据权利要求1所述的制备PEI粒子泡沫的方法，其特征在于，使用水蒸气或热空气作为流体。
4.根据权利要求1所述的制备PEI粒子泡沫的方法，其特征在于，在厚度为5-20mm的模制件中，根据AITM 2.0006的能量释放为最多65kW/min2(HRR)，和在2分钟测试持续时间内为10-65kWmin/m2(HR)。
5.根据权利要求1所述的制备PEI粒子泡沫的方法，其特征在于，获得了由77.01至99.5重量％的PEI、0.49至19.99重量％的发泡剂、0.01至3重量％的成核剂和0至10重量％的添加剂组成的聚合物混合物，将其发泡，用流体冲洗和任选回火。
6.根据权利要求1所述的制备PEI粒子泡沫的方法，其特征在于，所述添加剂是阻燃添加剂、增塑剂、颜料、UV稳定剂、成核剂、抗冲强度改性剂、粘合促进剂、流变学改性剂、扩链剂、纤维和/或纳米粒子。
7.根据权利要求1所述的制备PEI粒子泡沫的方法，其特征在于，所述发泡剂是醇、酮、烷烃、烯烃、CO2、N2、水、醚、醛、化学发泡剂或几种这些物质的混合物。
8.根据权利要求1至7中至少一项所述的粒子泡沫的用途，其特征在于，将所述粒子泡沫安装在飞行器的内部构件中。
9.制备复合组件的方法，其特征在于，将通过根据权利要求1至7所述的方法制备的粒子泡沫粘结、缝合或熔接到覆盖材料上。
10.可根据权利要求9获得的复合组件在航空航天工业、造船、轨道车辆构造或机动车辆构造中的用途。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091126A (en) * 1989-08-03 1992-02-25 Basf Aktiengesellschaft Preparation of expandable granules, and the production of foams therefrom
CN1318080A (zh) * 1998-09-16 2001-10-17 新星化学(国际)股份有限公司 多孔聚合物粒子
CN101952096A (zh) * 2007-12-20 2011-01-19 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 制备聚醚酰亚胺泡沫材料的连续方法和由其制备的制品
WO2013053851A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Solvay Specialty Polymers Usa, Llc Polyetherimide/ poly(biphenyl ether sulfone) foam materials
WO2013075991A1 (de) * 2011-11-21 2013-05-30 Basf Se Verfahren zur herstellung von nanoporösen polymerschaumstoffen
CN107438641A (zh) * 2015-03-31 2017-12-05 赢创罗姆有限公司 使用成核剂制备细孔的pmma泡沫
JP2018053037A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 積水化成品工業株式会社 樹脂成形品、及び、ビーズ発泡体の製造方法
JP2018053040A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 積水化成品工業株式会社 ビーズ発泡体、及び、樹脂複合体
AU2018321107A1 (en) * 2017-08-24 2020-04-09 Evonik Operations Gmbh PEI particle foams for applications in aviation interiors

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3829712A1 (de) * 1988-09-01 1990-03-15 Basf Ag Temperaturbestaendige thermoplastische formmassen
US5059376A (en) * 1989-04-20 1991-10-22 Astro-Valcour, Incorporated Methods for rapid purging of blowing agents from foamed polymer products
US9365719B2 (en) * 2011-03-31 2016-06-14 Sabic Global Technologies B.V. Marine vehicle component comprising flame retardant compositions, and methods of manufacture
WO2017100397A1 (en) * 2015-12-11 2017-06-15 Sabic Global Technologies B.V. Additive manufacturing articles useful in aircraft

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5091126A (en) * 1989-08-03 1992-02-25 Basf Aktiengesellschaft Preparation of expandable granules, and the production of foams therefrom
CN1318080A (zh) * 1998-09-16 2001-10-17 新星化学(国际)股份有限公司 多孔聚合物粒子
CN101952096A (zh) * 2007-12-20 2011-01-19 沙伯基础创新塑料知识产权有限公司 制备聚醚酰亚胺泡沫材料的连续方法和由其制备的制品
WO2013053851A1 (en) * 2011-10-12 2013-04-18 Solvay Specialty Polymers Usa, Llc Polyetherimide/ poly(biphenyl ether sulfone) foam materials
WO2013075991A1 (de) * 2011-11-21 2013-05-30 Basf Se Verfahren zur herstellung von nanoporösen polymerschaumstoffen
CN107438641A (zh) * 2015-03-31 2017-12-05 赢创罗姆有限公司 使用成核剂制备细孔的pmma泡沫
JP2018053037A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 積水化成品工業株式会社 樹脂成形品、及び、ビーズ発泡体の製造方法
JP2018053040A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 積水化成品工業株式会社 ビーズ発泡体、及び、樹脂複合体
AU2018321107A1 (en) * 2017-08-24 2020-04-09 Evonik Operations Gmbh PEI particle foams for applications in aviation interiors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杜建科等: "材料燃烧性能与试验方法", 中国建材工业出版社, pages: 201 *

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