專利名稱：低密度和高密度聚醚酰亞胺泡沫材料和包含它們的制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚合物泡沫體，特別是涉及具有選擇密度的聚醚酰亞胺泡沫材料和制 品，以及制備這些泡沫材料和制品的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)泡的熱塑性樹脂和源自它的產(chǎn)品在許多領(lǐng)域已經(jīng)獲得相當(dāng)大的和重要的商業(yè) 成功。這些發(fā)泡樹脂已經(jīng)用于飛行器和為了絕緣和構(gòu)造用途(structural purposes)的其 它結(jié)構(gòu)體中。電子和電器產(chǎn)業(yè)使用聚合物泡沫體用于電絕緣和絕熱以及用于構(gòu)造用途。在 許多情況中，能夠耐受高熱環(huán)境的聚合物泡沫體是有利的。為了在高熱環(huán)境使用聚合物泡 沫，有利地使用能夠耐受高熱環(huán)境的熱塑性樹脂。一種這樣的高熱熱塑性樹脂是聚醚酰亞胺。在電性能、機(jī)械性能和阻燃性能可以 保障其應(yīng)用的高要求應(yīng)用中，多年來使用聚醚酰亞胺(PEI)泡沫體。由于該材料的高成本 及其有限的可獲得性使得保障很難。高成本和有限的可獲得性兩者均部分因?yàn)樵谠摬牧系?制造中使用間歇法。間歇法通常效率低，難以控制，對可以制造的泡沫體密度的選擇有限， 以及往往有缺陷。然而，使用間歇法制得的泡沫體己要求溢價(jià)(premium price)并且指定 用于許多苛刻的國防部(DOD，D印artment of Defense)的應(yīng)用中。目前PEI泡沫體的“間歇”法要求使用氯代溶劑和制備大的泡沫“膠塊”，該大的泡 沫“膠塊”在密度和泡孔結(jié)構(gòu)方面不均一并且因污染物，大孔隙和未發(fā)泡的聚合物小塊而存 在缺陷。這些方法制得60 110g/L不同密度的發(fā)泡聚合物。然后依照尺寸切割膠塊，通 常切成標(biāo)稱密度范圍為60、80和110g/L的板。間歇法形成的PEI泡沫的不均一的質(zhì)量、密 度和低產(chǎn)率使得產(chǎn)品的成本對于大多數(shù)應(yīng)用來說太高。此外，這些現(xiàn)有技術(shù)中的間歇法無法提供密度較輕或密度較重的PEI泡沫體。就 此而論，可以合理使用PEI材料但要求密度小于60g/L或大于110g/L的應(yīng)用不能使用由現(xiàn) 有技術(shù)的方法制得的PEI泡沫體，現(xiàn)有技術(shù)的方法僅僅制備密度為60 110g/L的泡沫體。因此，提供具有較寬可能范圍的泡沫體密度的聚醚酰亞胺泡沫材料將是有益的。 如果密度范圍可以擴(kuò)大到滿足特定要求和/或如果成本可以通過減少樹脂的使用得到降 低，例如，采用較低的密度和/或更有效的制造方式，則在商業(yè)航空應(yīng)用、高速鐵路應(yīng)用和/ 或航海應(yīng)用中的許多其它應(yīng)用將是切實(shí)可行的。提供形成能夠制造低密度和/或高密度 PEI泡沫材料的形成聚醚酰亞胺泡沫體的方法也將是有益的。發(fā)明簡述本發(fā)明通過提供聚醚酰亞胺(PEI)泡沫材料和制備該材料的方法解決了與現(xiàn)有 技術(shù)有關(guān)的問題，與現(xiàn)有技術(shù)的PEI泡沫體和/或方法相比，能夠使制造的PEI泡沫體具有 大范圍的密度。本發(fā)明的方法利用一種或多種發(fā)泡劑、成核劑和/或CO2，以及控制控制設(shè)備 和加工條件，從而制備泡孔尺寸基本上均勻的泡沫體，密度范圍為較低密度泡沫體的25 50g/L到較高密度泡沫體的120 260g/L。由于較大的密度范圍以及聚醚酰亞胺制品固有 的特性，所得的泡沫材料適合用于范圍寬得多的應(yīng)用。因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明提供密度為25g/L至50g/L的聚醚酰亞胺泡沫體。
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在另一方面，本發(fā)明提供密度為120g/L至300g/L的聚醚酰亞胺泡沫材料。在又一方面，本發(fā)明提供一種制品，該制品包括密度為25g/L至50g/L的聚醚酰亞 胺泡沫材料。還在另一方面，本發(fā)明提供一種制品，該制品包括密度為120g/L至300g/L的聚醚 酰亞胺泡沫材料。附圖簡述

圖1和2顯示根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)法制得的兩種泡沫材料的Log微分凹進(jìn) (Differential Intrusion)和孔尺寸的關(guān)系。圖3和4顯示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的間歇法制得的兩種泡沫材料的Log微分凹進(jìn) (Differential Intrusion)和孔尺寸的關(guān)系。發(fā)明詳述在下面的說明和實(shí)施例中更具體地描述本發(fā)明，這些說明和實(shí)施例意指僅僅是示 例說明的，因?yàn)槠渲械脑S多修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。正如在說明 書和權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“所述”可以包括復(fù)數(shù)指代物，除非 上下文另外清楚地規(guī)定。同樣，正如在說明書和權(quán)利要求中所使用的，術(shù)語“包含”可以包 括“由...組成”和“基本上由...組成的實(shí)施方式。另外，本文公開的所有范圍均包括端 值且可獨(dú)立地組合。本文使用的近似語可用于修飾任何定量的說明，這些定量的說明可以變化，而不 會(huì)導(dǎo)致與其相關(guān)的基本功能改變。因此，由措詞例如“約”和“基本上”修飾的數(shù)值在一些 情況下可以不限于指定的準(zhǔn)確值。在至少一些情況下，近似語可以對應(yīng)于用于測量該數(shù)值 的儀器的精確度。本發(fā)明提供聚醚酰亞胺(PEI)泡沫材料，其可以在制造期間受到控制，從而制備 密度比現(xiàn)有技術(shù)的泡沫材料低得多的PEI泡沫材料(例如密度范圍為25 50g/L)，以及 受到控制，從而制備密度比現(xiàn)有技術(shù)的泡沫材料高得多的PEI泡沫材料(例如密度范圍為 120 300g/L)。通過結(jié)合所選的發(fā)泡劑、設(shè)備設(shè)計(jì)和加工條件，可以制備在這些低密度和 高密度范圍內(nèi)的泡孔尺寸基本上均勻的連續(xù)擠出的泡沫體。因此這些泡沫體適合范圍寬得 多的應(yīng)用，并且由于該方法的效率高，可以有助于提供更加成本有效的產(chǎn)品用于不太苛刻 的應(yīng)用中。目前商業(yè)上可獲得的PEI泡沫體的密度通常為60 110g/L。因此，在一個(gè)方面，本發(fā)明使用有機(jī)聚合物提供泡沫材料。在一種實(shí)施方式中，聚 酰亞胺可以在該泡沫體中充當(dāng)所述有機(jī)聚合物。有用的熱塑性聚酰亞胺具有通式(I)
a(I) 其中a大于或等于10，在可替代的實(shí)施方式中，大于或等于1000 ；其中V毫無限制 地為四價(jià)連接基，只要該連接基不妨礙聚酰亞胺的合成和使用。合適的連接基包括但不限 于(a)具有5 50個(gè)碳原子的取代或未取代、飽和、不飽和或芳族單環(huán)基團(tuán)和多環(huán)基團(tuán)， (b)具有1 30個(gè)碳原子的取代或未取代、直鏈或支化、飽和或不飽和的烷基；或其組合。
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N合適的取代基和/或連接基包括但不限于醚、環(huán)氧基、酰胺、酯、及其組合。有益的連接基包 括但不限于，式(II)的四價(jià)芳族基團(tuán)，例如
權(quán)利要求
聚醚酰亞胺泡沫材料，其密度為25g/L至50g/L。
2.聚醚酰亞胺泡沫材料，其密度為120g/L至300g/L。
3.權(quán)利要求1或2的聚醚酰亞胺泡沫材料，其中所述聚醚酰亞胺泡沫材料具有基本上 均勻的泡孔尺寸。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的聚醚酰亞胺泡沫材料，其進(jìn)一步包含1 60%重量的纖維。
5.權(quán)利要求4的聚醚酰亞胺泡沫材料，其中所述纖維選自芳綸纖維、碳纖維、玻璃纖 維、礦物纖維、或包含至少一種前述纖維的組合。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的聚醚酰亞胺泡沫材料，其中所述泡沫體在沿泡沫的長度方向 具有漸變密度。
7.—種制造制品，其包含前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的聚醚酰亞胺泡沫材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了聚醚酰亞胺泡沫材料、包含這些泡沫材料的制品和制備這些泡沫材料和制品的方法。泡沫擠出方法使用選擇的發(fā)泡劑、設(shè)備設(shè)計(jì)和加工條件來制備具有基本上均勻的泡孔尺寸的連續(xù)擠出的泡沫體，為較低密度PEI泡沫體(如25～50g/L)或較高密度PEI泡沫體(如120～300g/L)。由于可得到的較高的密度以及聚醚酰亞胺制品的固有特性，得到的泡沫材料適合非常寬的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)C08L79/08GK101945930SQ200880127181
公開日2011年1月12日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者蘭達(dá)爾·T·邁爾斯, 埃里科·O·托伊奇, 理查德·D·拉索, 邁克爾·K·皮利奧德 申請人:沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料知識(shí)產(chǎn)權(quán)有限公司