专利名称：制备聚醚酰亚胺泡沫材料的连续方法和由其制备的制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚合物泡沫材料，特别是涉及制备聚醚酰亚胺泡沫材料的连续方法和 由这些泡沫材料制得的制品。
背景技术：
发泡的热塑性树脂和源自它的产品在许多领域已经获得相当大的和重要的商业 成功。这些发泡树脂已经用于飞行器和为了绝缘和构造用途(structural purposes)的其 它结构体中。电子和电器产业使用聚合物泡沫体用于电绝缘和绝热以及用于构造用途。在 许多情况中，能够耐受高热环境的聚合物泡沫体是有利的。为了在高热环境使用聚合物泡 沫体，有利地使用能够耐受高热环境的热塑性树脂。一种这样的高热热塑性树脂是聚醚酰亚胺。在电性能、机械性能和阻燃性能可以 保障其应用的高要求应用中，多年来使用聚醚酰亚胺(PEI)泡沫体。由于该材料的高成本 及其有限的可获得性使得保障很难。高成本和有限的可获得性两者均部分因为在该材料的 制造中使用间歇法。间歇法通常效率低，难以控制，对可以制造的泡沫体密度的选择有限， 以及往往有缺陷。然而，使用间歇法制得的泡沫体已要求溢价(premium price)并且指定 用于许多苛刻的DOD应用中。目前PEI泡沫体的“间歇”法要求使用氯代溶剂和制备大的泡沫“胶块”，该大的 泡沫“胶块”在密度和泡孔结构方面不均一并且因污染物，大孔隙和未发泡的聚合物小块而 存在缺陷。然后依照尺寸切割胶块，通常切成标称密度范围为60、80和110g/L的板。间歇 法形成的PEI泡沫的不均一的质量、密度和低产率使得产品的成本对于大多数应用来说太 高。尽管工业上大规模采用挤出法来制备聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和PVC泡沫板，但该方 法以前没有成功地用于制备PEI泡沫体。因此，提供比现有技术的间歇法更具效率的形成聚醚酰亚胺泡沫体的方法将是有 益的。提供比现有技术的方法利用的树脂少的形成聚醚酰亚胺泡沫体的方法也将是有益 的。如果PEI泡沫材料的成本可以通过更有效的制备方式得以降低，则在商业航空应用、高 速铁路应用和/或航海应用中的许多其它应用将是切实可行的。发明简述本发明通过提供聚醚酰亚胺(PEI)泡沫材料和制备该材料的方法解决了与现有 技术有关的问题，与现有技术的PEI泡沫体和/或方法相比，能够更便宜地和/或较少浪费 地制造PEI泡沫体。本发明的方法利用一种或多种发泡剂、成核剂和/或CO2,以及控制控 制设备和加工条件，从而制备连续挤出的、泡孔尺寸基本上均勻的、泡孔密度范围为25 260g/L的泡沫体。由于较大的密度范围以及聚醚酰亚胺制品固有的特性，所得的泡沫材料 适合用于范围宽得多的应用。因此，在一个方面，本发明提供了制备聚醚酰亚胺泡沫体的连续方法，包括以下步 骤在第一挤出机中熔融聚醚酰亚胺树脂；在该挤出机中在高压高温下将该熔融的聚醚酰 亚胺树脂和至少一种沸点为100°c或以下的发泡剂共混；将共混的混合物输送至第二挤出 机中；以及在压力下将聚醚酰亚胺泡沫材料通过模头从第二挤出机中挤出，然后输送到成
其中a大于或等于10，在可替代的实施方式中，大于或等于1000 ；其中V毫无限制 地为四价连接基，只要该连接基不妨碍聚酰亚胺的合成或使用。合适的连接基包括但不限
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型套(calibrator)中形成泡沫体，冷却该聚醚酰亚胺泡沫材料和控制其厚度、宽度，并进 一步控制其密度。在另一方面，本发明提供包含聚醚酰亚胺泡沫材料的制品，该聚醚酰亚胺泡沫材 料使用制备聚醚酰亚胺泡沫体的连续方法制造，所述方法包括以下步骤在第一挤出机中 熔融聚醚酰亚胺树脂；在该挤出机中在高压高温下将该熔融的聚醚酰亚胺树脂和至少一种 沸点为100°c或以下的发泡剂共混；将共混的混合物输送至第二挤出机中；在压力下将混 合物输送至模头，然后输送到成型套中形成聚醚酰亚胺泡沫材料。附图简述
图1和2显示根据本发明的连续方法制得的两种泡沫材料的Log微分凹进 (Differential Intrusion)和孔尺寸的关系。图3和4显示根据现有技术的间歇法制得的两种泡沫材料的Log微分凹进 (Differential Intrusion)和孔尺寸的关系。发明详述在下面的说明和实施例中更具体地描述本发明，这些说明和实施例意指仅仅是示 例说明的，因为其中的许多修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。正如在说明 书和权利要求中所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”可以包括复数指代物，除非上 下文另外清楚地规定。同样，正如在说明书和权利要求中所使用的，术语“包含”可以包括 “由...组成”和“基本上由...组成”的实施方式。另外，本文公开的所有范围均包括端值 且可独立地组合。本文使用的近似语可用于修饰任何定量的说明，这些定量的说明可以变化，而不 会导致与其相关的基本功能改变。因此，由措词例如“约”和“基本上”修饰的数值在一些 情况下可以不限于指定的准确值。在至少一些情况下，近似语可以对应于用于测量该数值 的仪器的精确度。本发明提供形成聚醚酰亚胺(PEI)泡沫材料如PEI泡沫板的泡沫挤出方法。通 过结合所选的发泡剂、设备设计和加工条件，可以制备具有宽密度范围(例如密度范围为 25 260g/L)和尺寸的、泡孔尺寸基本上均勻的连续挤出的泡沫体，并且，在一些条件下没 有残留的成核剂。因此这些泡沫体适合范围宽得多的应用，并且由于该方法的效率高，甚至 可以提供更加成本有效的产品用于不太苛刻的应用中。目前商业上可获得的PEI泡沫体的 密度通常为60 110g/L。因此，在一个方面，本发明提供制备泡沫材料的方法，该方法包括使用有机聚合 物。在一种实施方式中，聚酰亚胺可以在该泡沫材料中用作所述有机聚合物。有用的热塑 性聚酰亚胺具有通式(I)
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O于(a)具有5 50个碳原子的取代或未取代、饱和、不饱和或芳族单环基团和多环基团， (b)具有1 30个碳原子的取代或未取代、直链或支化、饱和或不饱和的烷基；或其组合。 合适的取代基和/或连接基包括但不限于醚、环氧基、酰胺、酯、及其组合。有益的连接基包 括但不限于，式(II)的四价芳族基团，例如
权利要求
连续形成聚醚酰亚胺泡沫材料的方法，包括在第一挤出机中熔融聚醚酰亚胺树脂；在所述挤出机中在高压高温下将熔融的聚醚酰亚胺树脂和沸点为100℃或更低的至少一种发泡剂共混；将共混的混合物输送到第二挤出机；在压力下将该共混的混合物输送到模头；以及将该共混的混合物输送到成型套中形成聚醚酰亚胺泡沫材料，冷却该聚醚酰亚胺泡沫材料和控制其厚度、宽度，并进一步控制其密度。
2.权利要求1的方法，其进一步包括在添加所述至少一种发泡剂之前将所述聚醚酰亚 胺树脂和成核剂混合。
3.权利要求2的方法，其中所述成核剂选自滑石、粘土，或包含至少一种前述成核剂的 组合。
4.权利要求3的方法，其中所述成核剂的添加量为所述聚醚酰亚胺树脂总重量的0. 1 5%重量。
5.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括在添加所述至少一种发泡剂之前将所述 聚醚酰亚胺树脂和超临界CO2混合。
6.权利要求5的方法，其中所述超临界CO2的添加量为所述聚醚酰亚胺树脂总重量的 0. 01 2%重量。
7.前述权利要求任一项的方法，其进一步包括加热所述聚合物泡沫材料，从而从所述 聚醚酰亚胺泡沫材料中除去任何残留的发泡剂或超临界C02。
8.前述权利要求任一项的方法，其中所述至少一种发泡剂选自酮、醇、环己烷、酯，或包 含至少一种前述发泡剂的混合物。
9.前述权利要求任一项的方法，其中所述至少一种发泡剂的添加量为所述聚醚酰亚胺 树脂总重量的1 15%重量。
10.前述权利要求任一项的方法，其中第一挤出机为双螺杆挤出机。
11.前述权利要求任一项的方法，其中所述聚合物泡沫材料具有基本上均勻的泡孔尺寸。
12.聚醚酰亚胺泡沫材料，其密度为25g/L至260g/L且由前述权利要求任一项的方法 制得。
13.制造制品，其包含权利要求12的聚醚酰亚胺泡沫材料。
全文摘要
本发明公开了制备聚醚酰亚胺泡沫材料的连续方法和包含这些泡沫材料的制品。该连续方法是泡沫挤出方法，使用选择的发泡剂、设备设计和加工条件来连续制备宽泡孔密度范围的、具有基本上均匀的泡孔尺寸的挤出的泡沫体。在一些实施方式中可以采用随后的加热从泡沫体中除去任何残留的组分，例如发泡剂或成核剂。由于较高的密度以及聚醚酰亚胺制品的固有特性，得到的泡沫材料适合非常宽的应用范围。本发明的连续方法提供了更加成本有效的产品，同时也避免使用氟利昂和/或其它对环境具有潜在危害的试剂。
文档编号B29C44/34GK101952096SQ200880127237
公开日2011年1月19日 申请日期2008年12月15日 优先权日2007年12月20日
发明者兰达尔·T·迈尔斯, 埃里克·O·托伊奇, 文森特·L·兰宁, 理查德·D·拉索, 迈克尔·K·皮利奥德 申请人:沙伯基础创新塑料知识产权有限公司