一种聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105802220A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610206579.6(22)申请日2016.04.06(71)申请人同济大学地址200092上海市杨浦区四平路1239号(72)发明人周斌吴帅杜艾(74)专利代理机构上海正旦专利代理有限公司31200代理人张磊(51)Int.Cl.C08L79/08(2006.01)C08K3/36(2006.01)C08J3/075(2006.01)C08G73/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料的制备方法。采用溶胶凝胶法，以二胺和二酐单体合成聚酰胺酸溶胶，将普通二氧化硅气凝胶颗粒与聚酰胺酸溶液均匀混合，经化学亚胺过程形成复合凝胶，采用超临界干燥工艺进行干燥，制备出聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料。本发明具有适用性广泛、反应过程简单、总体成本低等特点。耐高温聚合物聚酰亚胺对二氧化硅粉体起到了收集和固定的作用，同时保留了二氧化硅气凝胶的纳米多孔结构和优异的性能。无机二氧化硅气凝胶粉体的引入对有机聚酰亚胺的收缩起到了抑制作用。本发明材料隔热性能优异，热导率仅为0.028-0.032W/mK。复合气凝胶相较纯二氧化硅气凝胶具有较高的模量，达0.8-11.8MPa，且嵌入聚酰亚胺中的粉体不再出现“掉粉”现象。CN105802220ACN105802220A权利要求书1/1页1.一种聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料的制备方法，其特征在于采用溶胶凝胶法，具体步骤如下：(1)将混合二胺和二酐单体溶于有机溶剂中进行反应，配制出聚酰胺酸溶液；二胺和二酐添加比例为8.35mmol:8.35mmol；(2)向步骤(1)所得的聚酰胺酸溶液中加入粒径在20-50um的二氧化硅气凝胶粉体，搅拌均匀，获得聚酰胺酸/二氧化硅气凝胶粉体混合溶液；(3)向步骤(2)所获得的聚酰胺酸/二氧化硅气凝胶粉体混合溶液中加入脱水剂，进行化学亚胺过程，形成聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合凝胶；(4)将步骤(3)所得酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合凝胶在常温下老化后干燥，即获得所需的聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料。2.根据权利要求１所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮。3.根据权利要求１所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的二酐为3,3'4,4'-联苯四甲酸二酐、对苯二胺或2,2-双[4-(4-氨苯氧基)苯基]丙烷中任一种。4.根据权利要求１所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述的二胺为4,4'-二氨基二苯醚、二苯酮四酸二酐或均苯四甲酸二酐中任一种。5.根据权利要求１所述的方法，其特征在于步骤(3)中所述的脱水剂为乙二酸和吡啶组成的混合溶液。6.根据权利要求１所述的方法，其特征在于步骤(4)中所述干燥方法为超临界流体干燥、冷冻干燥、加热脱气干燥或常压自然干燥中的一种。2CN105802220A说明书1/3页一种聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于气凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料的制备方法。背景技术[0002]气凝胶作为有着纳米开孔结构的特殊功能材料，由于其优越的性能，被广泛应用于诸多领域。然而，由于传统二氧化硅气凝胶的力学性能极差，在实际生产和应用过程中极容易碎裂，即使是通过和其他材料进行复合后也容易出现“掉粉”现象，这一缺陷极大地影响了其工业化生产和应用。[0003]聚酰亚胺气凝胶作为一种力学性能较好，热稳定性高，隔热性能好的有机气凝胶近年来受到人们的广泛关注。收缩大是聚酰亚胺气凝胶制备过程中较难解决的问题，较大的收缩导致气凝胶的密度一般较高。大量研究表明，有机/无机复合是一种解决有机气凝胶收缩的有效方式。将聚酰亚胺和二氧化硅气凝胶粉体进行复合既可以解决聚酰亚胺气凝胶的收缩问题，又可以实现工业生产过程中“掉粉”的二氧化硅气凝胶粉体的二次利用。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种适用范围广、成本低廉、反应周期短、可能工业放大的聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合气凝胶材料。其基本思路在于通过有机/无机的混合方式将二氧化硅气凝胶微粒和耐高温聚合物聚酰亚胺进行复合，获得具有较好隔热性能的复合材料。首先是用二酐和二胺单体合成聚酰胺酸低聚物溶液，然后将粒径在20-50um的二氧化硅气凝胶粉体添加到聚酰胺酸溶液中，均匀混合，随后经过化学亚胺过程形成聚酰亚胺/二氧化硅气凝胶粉体复合凝胶，最后经二氧化碳超临界干燥得到聚酰亚胺/二氧化硅气