二氧化硅气凝胶原位填充聚酰亚胺泡沫的结构及隔热性能研究

以超轻质开孔柔性聚酰亚胺泡沫为基体,采用溶胶凝胶工艺制备了一系列二氧化硅气凝胶原位填充的聚酰亚胺复合泡沫。复合泡沫密度10~100 kg/m^(3)可调,厚度1~400 mm可调,最大宏观尺寸可达1m×1m。对其泡孔结构、隔热性能、热性能进行了系统表征,分析了二氧化硅气凝胶原位填充聚酰亚胺泡沫的隔热机理。结果表明:二氧化硅气凝胶的引入,可有效降低复合泡沫室温热导率,提高其隔热性能;随着二氧化硅气凝胶含量的增加,聚酰亚胺复合泡沫的热导率由38.8 mW/(m·K)降低至19.6 mW/(m·K);热端温度300℃时,复合泡沫热导率仅为61.1 mW/(m·K);填充二氧化硅气凝胶后,聚酰亚胺复合泡沫热稳定性大大提高,在900℃下热失重残留量约为80%。

添加型阻燃剂对异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫阻燃性能的影响

将卤系阻燃剂八溴醚(BDDP)、磷系阻燃剂磷酸三苯酯(TPP)、硼酸盐系阻燃剂五硼酸铵分别与异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫(IBPIF)发泡料浆混合,经自由发泡和高温固化工艺制得阻燃IBPIF,并对阻燃IBPIF宏观泡孔结构、表观密度及极限氧指数(LOI)进行测试。结果表明:添加BDDP和TPP的IBPIF出现泡孔结构破坏并有贯穿孔和开裂现象,且添加TPP会使IBPIF高温固化后严重收缩,添加五硼酸铵的IBPIF泡孔结构较为规整;添加量为甲组分与发泡黑料总质量20%时,添加BDDP,TPP和五硼酸铵的IBPIF的LOI分别为30.0%,30.2%,30.6%,与纯IBPIF相比,分别升高了35.75%,36.65%,38.46%,但IBPIF的LOI升高速率随TPP添加量的升高逐渐减缓。

发泡剂含量对聚酰亚胺泡沫结构与性能的影响

为探究发泡剂含量对聚酰亚胺泡沫成型过程的影响及泡沫泡孔结构与泡沫性能之间的关系,以3,3′,4,4′-二苯酮四酸二酐(BTDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为原料制备了前驱体聚酰胺酯树脂(PEAS),并对PEAS中发泡剂含量进行有效控制,并以此制备了一系列聚酰亚胺泡沫(PIF)材料。利用热台显微镜对PEAS发泡剂含量对泡孔形成过程进行了可视化分析,并对制备的聚酰亚胺泡沫的机械性能、耐热性能及隔热性能进行了系统表征。结果表明,发泡剂含量增加有利于促进前驱体树脂PEAS发泡,泡孔结构与泡沫各项性能有较好的相关性。

聚酰亚胺泡沫的研究及应用

综述了聚酰亚胺泡沫的发展概况和面临的挑战,介绍了其制备工艺、改性研究进展及应用领域,展望了未来聚酰亚胺泡沫的市场前景。

聚酰亚胺泡沫的应用进展

聚酰亚胺泡沫由于其独特的酰亚胺环结构,拥有优异的刚性和耐热性,被广泛应用于先进制造领域。该文系统介绍聚酰亚胺泡沫在航天航空、船舶舰艇、轨道列车和锂电池领域等的应用,并对聚酰亚胺泡沫未来应用发展进行展望。

复合无机填料耐温增效聚酰亚胺泡沫的制备和性能

针对市场不同行业领域特别是锂电池行业,对泡沫材料提出的更高的高温隔热性能,为了使得聚酰亚胺泡沫能够实现高温下的隔热性能,利用复合无机填料增效聚酰亚胺泡沫的耐温性能,研究了空心玻璃微球与可膨胀蛭石的不同比例、无机填料不同添加量以及不同密度聚酰亚胺泡沫对其高温隔热性能的影响,通过600℃的加热台测试泡沫背面的冷面温度,研究发现,聚酰亚胺泡沫的发泡倍率在5~10倍,添加的空心玻璃微球和可膨胀蛭石的质量是泡沫质量的50%,其中空心玻璃微球占无机物质量的20%,得到的聚酰亚胺泡沫在常温下具有较低的导热系数,并且在高温下的隔热性能优异。

水发泡剂对聚酰亚胺泡沫结构与性能的影响

采用一步法制备了一种聚酰亚胺(PI)泡沫,研究了水含量对聚酰亚胺泡沫结构和性能的影响规律。采用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)分别表征了聚酰亚胺泡沫的分子结构和泡孔结构;采用热机械分析(TMA)和热失重分析(TGA)分别测试了聚酰亚胺泡沫的玻璃化转变温度和热稳定性;采用双通道声学分析仪测试了聚酰亚胺泡沫的吸声性能。研究表明:在所研究的水含量范围内,用水含量对聚酰亚胺泡沫的分子结构、玻璃化转变温度和热失重性能几乎无影响;驻波管法测得PI泡沫的平均吸声系数最大为0.44;玻璃化转变温度为294.7～295.6℃,热失重5%时的温度大于377.5℃,800℃时的残余质量大于49.6%。

聚酰亚胺泡沫材料的制备与性能表征

采用3,3′,4,4′-二苯甲酮四甲酸二酐(酮酐,BTDA)和4,4′-二氨基二苯甲烷(MDA)为主要原料制备了一种聚酰亚胺泡沫材料.采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、扫描电镜(SEM)、导热系数测定仪、热失重分析(TGA)、差式扫描量热分析(DSC)及驻波管分别对前聚体粉末化学结构、泡沫泡孔结构、热性能及声学性能进行了表征.研究结果表明前聚体粉末以聚酰胺酯和铵盐两种形式存在,所得泡沫泡孔均匀,并且随前聚体干燥温度升高,泡孔尺寸变小.泡沫的导热系数λ为7.62×10-3W/(m.K),失重5wt%的分解温度Td5为540℃,玻璃化转变温度Tg为306℃,表明其具有优良的隔热耐热性.并且由声学测试可知在0～2000Hz频率范围内,吸声系数可达0.79,传声损失可达19.4dB,具有低频吸声、隔声性.

聚酰亚胺泡沫吸声性能与理论分析

采用前驱体微球法制备闭孔聚酰亚胺泡沫,并对其吸声性能进行了研究。结果表明,闭孔聚酰亚胺泡沫具有共振吸声特点;对闭孔聚酰亚胺泡沫的吸声系数进行了理论推导,研究了泡沫厚度对泡沫吸声性能的影响,分析了聚酰亚胺泡沫的吸声理论;采用闭孔泡沫与开孔泡沫组合后,泡沫整体吸声性能显著提高。

2,3,3’,4’-联苯四酸二酐硬质聚酰亚胺泡沫材料的结构与性能

系统研究了在含2,3,3’,4’-联苯四酸二酐(a-BPDA)的聚酰亚胺(PI)泡沫材料体系中,计算相对分子质量、二胺分子结构、二酐分子结构对聚酰亚胺泡沫材料性能的影响。研究发现,对于a-BPDA/m-PDA/NA体系,计算相对分子质量为1500时,可以制备得到性能优良的硬质耐高温聚酰亚胺泡沫材料,其玻璃化转变温度高于350℃,闭孔率大于88%,压缩强度为1.34 MPa。在该体系中,部分引入ODPA,可提高材料的韧性;当n(BTDA)∶n(a-BPDA)=5∶5时,泡沫材料不但拥有高的耐热性能和力学力学性能,同时还具有良好的韧性。

几种热塑性聚酰亚胺泡沫热力学性能

文摘研究了几种热塑性聚酰亚胺泡沫的动态热力学性能和热失重性能。动态黏弹性分析表明,聚酰亚胺泡沫单体刚性越强,自制纯聚酰亚胺泡沫的Tg越高,所研究的几种热塑性聚酰亚胺泡沫的Tg相差达55℃;与TEEK系列相比,自制泡沫的Tg稍高;加入玻璃微珠和碳纳米管(CNT)对泡沫的Tg影响不大,加入30%(质量分数)玻璃微珠Tg只提高6℃,加入5%(质量分数)CNTTg只提高5℃。热失重分析表明,聚酰亚胺泡沫单体刚性越强,其起始分解温度越高,热失重5%时的起始分解温度达550℃;加入玻璃微珠和碳纳米管能明显提高聚酰亚胺泡沫的起始热失重温度,热失重5%时,加入30%(质量分数)玻璃微珠可使起始热失重温度提高到593℃,加入5%(质量分数)CNT可使起始热失重温度提高到589℃。

聚酰亚胺泡沫塑料研究进展

综述了聚酰亚胺泡沫塑料的两种主要制备方法,比较了一步法和两步法的优缺点,同时介绍了增强聚酰亚胺泡沫塑料的研究现状,最后指出了聚酰亚胺泡沫塑料的制备和增强研究中存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。

不同用水量对聚酰亚胺泡沫结构与性能的影响

以水作为发泡剂,利用水在反应过程中产生的无机低分子物CO_2进行发泡,制备了一种聚酰亚胺(PI)泡沫材料。研究了不同用水量对PI泡沫结构和性能的影响规律。通过红外光谱(FTIR)对PI泡沫的分子结构进行表征,通过扫描电子显微镜(SEM)对泡孔结构、大小及其分布规律进行观察,通过热机械分析仪(DMA)对PI泡沫的损耗因子(tanδ)与温度(T)的关系进行测试,通过热失重分析仪(TGA)对热稳定性进行表征。结果表明:在一定的用水量范围内,用水量对PI泡沫的分子结构和热稳定性均没有明显的影响,对PI泡沫的泡孔结构、大小及其分布影响较大。泡沫的泡孔大小随着用水量的增加而逐渐变小,泡孔结构及其分布更加均匀。PI泡沫的热分解温度为300℃左右,具有较好的耐热性能。

不同密度聚酰亚胺泡沫的制备与性能

制备了基于3,3’-4,4’-二苯甲酮四酸二酐(BTDA)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)及二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的聚酰亚胺泡沫,通过改变发泡时的环境压力,制备了不同密度的泡沫;利用红外光谱和扫描电镜对所制备的聚酰亚胺泡沫进行了结构与形貌表征,并对泡沫热性能和压缩强度行了表征。结果表明,所制备的泡沫密度随着制备压力的增大而增加,泡沫密度为7.3~160kg/m^3,红外光谱确认了目标聚合物的合成,泡沫T_g不低于250℃,且具有良好的热稳定性,经过250℃处理的泡沫的T_g达到270℃,T_(d5%)达到404℃,均高于230℃处理得到的泡沫的性能。压缩性能测试表明所制备泡沫压缩强度随着密度增加而增加,当密度为160kg/m^3时,压缩强度达到1.88 MPa。

聚酰亚胺泡沫材料研究进展

对聚酰亚胺泡沫材料的性能、合成方法、生产工艺、用途等进行了综述 ,并对今后的研究方向进行了展望。

水对硬质聚酰亚胺泡沫泡孔结构与性能的影响

采用预聚法制备了1种芳香族聚酰亚胺泡沫,研究了水含量对聚酰亚胺泡沫分子结构﹑泡孔结构﹑发泡密度、发泡程度以及热稳定性的影响规律。结果表明:在所研究的水含量范围内,水含量对聚酰亚胺泡沫的分子结构和热稳定性几乎没有影响;随着水含量增加,大泡孔增多,泡孔尺寸变大,发泡程度更大,泡沫密度更低。

分子结构对聚酰亚胺泡沫熔体粘度和形貌的影响

研究了含2,3,3',4'-联苯四酸二酐(a-BPDA)的聚酰亚胺(PI)泡沫材料体系中,泡沫前驱体树脂的热处理温度、计算分子量、二酐分子结构对聚酰亚胺前驱体树脂熔体粘度和泡沫形貌的影响。研究发现,对于a-BPDA/m-PDA/NA体系,计算分子量为1500、密度为100 kg/m3时,前驱体树脂经过260℃/1 h的热处理得到的泡沫材料泡孔均匀、闭孔率可达89%,压缩强度为1.34 MPa,压缩模量为37.1 MPa;在该体系中,部分引入ODPA或BTDA,可降低材料制备成本,同时拥有PI泡沫原有的形貌和闭孔率。

一步法制备热塑性聚酰亚胺泡沫关键因素探讨

通过在热塑性聚酰亚胺(PI)粉末中添加高温发泡剂一步发泡制得PI泡沫材料,探讨了一步法制备PI泡沫过程中的模具密闭性、发泡温度、发泡剂用量等几个关键因素对材料结构及力学性能的影响。结果表明,一步发泡法制备PI泡沫材料过程中模具密闭性、发泡剂用量对泡沫性能有很大影响。经优化的制备条件为:树脂粉在烘箱中60℃预处理2 h,发泡剂质量分数为2%,成型温度为280℃,成型压力为10 MPa,发泡时间为30 min。在优化的实验条件下制备的热塑性PI泡沫材料样品的密度为0.463 g/cm3时,压缩强度为10.86 MPa,冲击强度为6.2 kJ/m2,弯曲强度为12.8 MPa。

发泡工艺条件对聚酰亚胺泡沫结构的影响

研究了聚酰亚胺(PI)先驱体和发泡温度等工艺参数对PI泡沫结构的影响,采用DSC,TGA和光学显微镜对PI泡沫结构进行观察及表征。研究发现:先驱体的发泡温度应在150℃左右,随着发泡温度的升高,泡沫的密度降低;泡沫具有突出的开孔特性,开孔率高达93%以上;泡沫的密度主要取决于泡沫孔数和泡孔壁厚。

前驱体粉末法制备聚酰亚胺泡沫压缩变形研究

利用前驱体粉末法制得不同聚酰亚胺泡沫在0.1MPa、不同温度下处理22h,去除载荷后观察了聚酰亚胺泡沫的压缩变形变,然后将样品放置于原温度继续处理22h,以观察压缩变形是否降低;结果表明,在0.1MPa的载荷下,处理温度越高,泡沫压缩变形越大,去除载荷后,再在原温度下处理22h,泡沫的压缩变形量明显降低,同时具有较高玻璃化转变温度(Tg)的酮酐/异构联苯酐混酐型泡沫的厚度尺寸可恢复至原厚度的94.5%。