异氰酸酯指数及固化温度对聚酰亚胺泡沫结构与性能的影响

摘要

以均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐和多异氰酸酯为主要原料,采用一步法自由发泡方式成功制备出性能优异的轻质异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫(IBPIF),并研究了异氰酸酯指数(R)及固化温度对IBPIF性能的影响。轻质IBPIF的密度在10~25 kg/m3之间,泡沫密度随着R和固化温度的升高而降低。扫描电镜结果表明,随着R值的提高,IBPIF的泡孔形貌变得更加规整,其平均孔径在0.30~0.55 mm之间,且随着R和固化温度的提高,其平均孔径均呈上升趋势。采用热重分析和极限氧指数评价泡沫的热稳定性和阻燃性能,泡沫初始热分解温度为234~272℃,800℃热残重为45%~51%,具有良好的热稳定性,提高固化温度有助于酰亚胺化过程的进行,从而提升材料的耐热性能。泡沫的热稳定性和阻燃性能随着R值的增加(0.9~1.2)呈先上升后降低的趋势。当固化温度为250℃,IBPIF的极限氧指数最高可达47.5%,表现出优异的阻燃性能。R值为1.0,固化温度为250℃时,IBPIF的综合性能最佳。该方法制备的聚酰亚胺泡沫有望在航空航天领域获得重要应用。