CN109810251A - 一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，属于高分子材料技术领域。本发明包括：在氮气保护条件下，将多异氰酸酯溶于极性溶剂中，随后加入芳香酸酐，反应得到粘稠状的含七元环结构的聚酰亚胺前驱体溶液；向粘稠体系中添加表面活性剂，继续反应得到粘稠膏状发泡前驱体；将粘稠膏状发泡前驱体静置几天聚合增稠后形成具有一定自支撑硬度的发泡前驱体；将发泡前驱体经微波处理得到质地较硬的泡沫中间体；最后，将泡沫中间体置于高温烘箱中经高温固化得到高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料。本发明制备的高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料性能优异，制备所需原材料成本低廉且可选择范围较宽，制备过程简便易行，利于工业化生产和广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法。
背景技术
聚酰亚胺泡沫材料由于具有优良的耐低温性、耐热性、介电性、阻燃性、使用安全性、抗腐蚀性以及隔热吸声等性能，是高性能高分子材料中的重要一员。为了满足航空航天、舰船等领域对新型高性能多孔隔热吸声结构功能材料的需求，高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的研制受到广大科研人员的广泛关注。
目前关于高性能主链型硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料的研制报道较少，大部分研究工作都集中在侧链型聚酰亚胺泡沫-聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(PMI)方面，而PMI泡沫受主链脂肪型分子结构的限制，在耐热性、阻燃性及使用安全性等方面表现较差，达不到航空航天、舰船等尖端技术领域对耐高温、使用安全性高的功能材料的技术要求，同时吸声性能也较差。CN103524968A、CN1610719A等专利相继公布了提高PMI泡沫使用安全性的方法，但仍达不到主链型聚酰亚胺泡沫耐高温及阻燃的水平。
在高强度主链型聚酰亚胺泡沫领域，US5077318、US6180746等专利相继报道了依托聚酰亚胺泡沫粉末法制备技术的微波、微球、模压等方法，同时CN102127225A、CN102127225A、CN105315464B等专利也报道了依托聚酰亚胺泡沫水发泡制备技术的模压法及先模压再微波定型的方法。基于粉末法制备技术虽然能够有效保证材料耐热性及使用安全性，但是原材料成本较高、生产周期较长、制备工艺复杂而且所制得的材料力学性能一般较低，基本在3MPa以下。以多元酸酐和异氰酸酯为原材料，基于水发泡技术的模压技术能够有效提升材料力学性能，350kg/m3以上的材料压缩强度一般都在10MPa，具有制备工艺简单、原材料成本低廉、生产周期短等优点，因此更加有利于工业化生产的实现，但是对设备要求较高，而且操作过程较为危险，同时水发泡技术过程容易产生大量的脲基等副产物，导致材料的使用安全性相比于粉末法技术有所下降，限制其进一步发展。US3300420等专利公布了以多元酸酐和异氰酸酯为原材料，基于非水发泡技术制备技术亚胺泡沫的技术路线，所制得材料耐热性及使用安全性较高，但由于发泡倍率较高，同时发泡成型过程较为简单，所制得材料力学性能较差而且易碎，不利于实际应用，更不能作为高强度结构功能材料使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备使用安全性、耐热性及热稳定性优良的高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法。采用非水发泡体系，依靠微波及高温条件下聚酰亚胺七元环状前驱体转化成亚胺环过程中所释放出的二氧化碳及残余的溶剂实现发泡成型及亚胺化过程，最终得到高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫。在合成、静置、发泡成型及亚胺化几个环节中均无水参与，避免了脲基的生成，达到了保证材料使用安全性、耐热性及热稳定性的目的。同时，发泡前驱体本身粘度较大，有效降低了发泡倍率，使最终材料表现出较高的密度，为材料的高强度奠定了基础。为高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备提供了新的思路，同时为高性能隔热吸声一体化功能结构材料的制备奠定了技术基础。
本发明的目的是这样实现的：
一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，物料的质量分数组成为多异氰酸酯60-100份、极性溶剂150-300份、芳香二酐50-120份、表面活性剂1-15份，其具体的制备包括以下步骤：
(1)向烧瓶中加入经减压蒸馏提纯预先处理好的极性溶剂，随后将烧瓶放置到预先加热至30-70℃的油浴锅中，接入氮气保护装置，然后逐渐加入异氰酸酯，在机械搅拌下充分混合，得到均相溶液；
(2)将机械搅拌的转速设置为100-300rpm，边搅拌边向均相溶液中加入经真空干燥箱90-120℃条件下预先处理过8-12h的芳香二酐到反应体系中，搅拌反应2-8小时，至反应至体系溶液变粘稠；
(3)向粘稠反应体系中加入表面活性剂，继续搅拌2-6小时至有明显纹路后停止反应，将烧瓶内粘稠膏状发泡前驱体取出并密封静置保存，待其聚合增稠5-10天后待用；
(4)将静置保存的发泡前驱体放入500-3000W的微波设备中，微波处理5-40min后，得到质地较硬的泡沫中间体；
(5)将泡沫中间体从微波设备中取出，并迅速置于预先加热至200-300℃的高温干燥箱中后处理20-90min，制备得到高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料。
所述的极性溶剂为：N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)等强极性非质子溶剂。
所述的多异氰酸酯的单体为以下(1)～(14)所列的化合物中的任意一种或几种：
其中，—NCO为—N＝C＝O。
所述的芳香二酐的单体为以下(1)～(15)所列的化合物中的任意一种或几种：
所述的表面活性剂为：AK或DC系列非水解型水溶性聚醚硅氧烷、Zonyl系列非离子氟碳表面活性剂、PEG系列聚氧化乙烯非离子表面活性剂等。
本发明的有益效果在于：
与现有通过使用密闭容器限制自由发泡倍率以实现材料力学性能提升的技术路线相比，本发明不仅有效保证了聚酰亚胺材料的本身优良性能，而且大大简化了提升材料力学性能的工艺，为高性能硬质聚酰亚胺泡沫的制备提供了新的思路。本发明所述的高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料性能优异，压缩强度可达5MPa以上，玻璃化转变温度达到330℃以上，吸声系数超过0.6；制备所需原材料成本低廉且可选择范围较宽，制备过程简便易行，有利于工业化生产和广泛应用；可作为交通运输、航空航天、舰船、武器、工程等领域的结构泡沫材料广泛使用。
附图说明
图1为实施实例1中不同条件下制得聚酰亚胺泡沫压缩应力应变曲线；
图2为实施实例4-8中不同表面活性剂添加量条件下制得聚酰亚胺泡沫压缩应力应变曲线；
图3为实施实例4-8中不同表面活性剂添加量条件下制得聚酰亚胺泡沫扫描电镜照片；
图4为实施实例4-8的压缩强度柱状图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细说明。
一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，包括以下步骤：
(1)向烧瓶中加入经减压蒸馏提纯预先处理好的极性溶剂，随后将烧瓶放置到预先加热至30-70℃的油浴锅中，接入氮气保护装置，然后逐渐加入异氰酸酯，在机械搅拌下充分混合，得到均相溶液。
(2)将机械搅拌的转速设置为100-300rpm，边搅拌边向均相溶液中加入经真空干燥箱90-120℃条件下预先处理过8-12h的芳香二酐到反应体系中，搅拌反应2-8小时，至反应至体系溶液变粘稠。
(3)向粘稠反应体系中加入表面活性剂，继续搅拌2-6小时至有明显纹路后停止反应，将烧瓶内粘稠膏状发泡前驱体取出并密封静置保存进一步聚合增稠5-10天后待用。
(4)将静置保存的发泡前驱体放入500-3000W的微波设备中，微波处理5-40min后，得到质地较硬的泡沫中间体。
(5)将泡沫中间体从微波设备中取出，并迅速置于预先加热至200-300℃的高温干燥箱中后处理20-90min，制备得到高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料。
本发明还可以包括：
1、所述物料的质量分数组成为多异氰酸酯60-100份、极性溶剂150-300份、芳香二酐50-120份、表面活性剂1-15份。
2、所述的极性溶剂包括：N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)等强极性非质子溶剂。
3、所述的多元异氰酸酯单体包括二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯等多异氰酸酯中的任意一种或几种。
4、所述的芳香二酐单体为均苯四甲酸二酐、二苯甲酮四酸二酐、二苯醚四酸二酐、联苯四酸二酐等二酐单体中的任意一种或几种。
5、所述的表面活性剂为：AK或DC系列非水解型水溶性聚醚硅氧烷、Zonyl系列非离子氟碳表面活性剂、PEG系列聚氧化乙烯非离子表面活性剂等。
在以多元酸酐和异氰酸酯为原料制备聚酰亚胺泡沫的技术体系中往往以水作为发泡剂，聚醚多元醇类作为表面活性剂，实现发泡成型过程，但会在基体树脂分子结构中引入大量的脲基、氨酯基等副产物导致材料耐热性及使用安全性的下降，无法达到传统以二酐和二胺使用粉末法制得的聚酰亚胺泡沫性能状态。若将多元酸酐和多异氰酸酯预先在极性溶剂中反应形成具有七元环结构的聚酰亚胺中间体及发泡前驱体，依靠微波及高温处理过程中体系中残余溶剂的溶剂挥发及七元环结构亚胺化所释放出的二氧化碳实现发泡成型过程，则可大大降低脲基等副产物的生成量，保证材料整体的使用安全性及耐热性。同时在保证材料使用安全性及耐热性基础之上，为实现高性能隔热吸声一体化功能结构材料的制备，本发明首次提出了先将多元酸酐和多异氰酸酯预聚，再经过静置进一步聚合增稠后形成有一定自支撑硬度的发泡前驱体的方式，实现了发泡前驱体粘度及发泡过程中束缚力的大幅度提升，解决了传统方式发泡过程中粘度过低使其发泡倍率过高、泡孔孔壁过薄，从而使其不具备承受载荷的能力的问题，有效保证了材料密度及最终材料的力学性能。经微波及高温固化双重过程进一步保证了材料的耐热性及力学性能。
与现有通过使用密闭容器限制自由发泡倍率以实现材料力学性能提升的技术路线相比，本发明不仅有效保证了聚酰亚胺材料的本身优良性能，而且大大简化了提升材料力学性能的工艺，为高性能硬质聚酰亚胺泡沫的制备提供了新的思路。本发明所述的高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料性能优异，压缩强度可达5MPa以上，玻璃化转变温度达到330℃以上，吸声系数超过0.6；制备所需原材料成本低廉且可选择范围较宽，制备过程简便易行，有利于工业化生产和广泛应用，达到了发明的目的。可作为交通运输、航空航天、舰船、武器、工程等领域的结构泡沫材料广泛使用。
以下通过实施例进一步详细描述本发明，并非限制本发明所涉及的范围。
实施实例1
将3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)单体粉末置于真空干燥箱中100℃处理12小时；将非质子极性溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)减压蒸馏提纯；多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)使用前不做处理。将60.0g的DMF加入到250mL圆底三口烧瓶中，放置到预先加热至40℃的油浴锅中，加载氮气保护装置，并在通入氮气1min后逐滴滴入27.0g PAPI，在机械搅拌下充分混合，得到浅褐色的均相溶液。
将机械搅拌的转速设置为200rpm，边搅拌边加入33.0g的BTDA单体到反应体系中，反应5小时后体系溶液变粘稠。随后，加入3.0g表面活性剂AK-8805，继续搅拌4小时至有明显纹路后停止反应。将三口瓶中的粘稠膏状发泡前驱体取出并密封在室温下避光保存10天。
将有一定自支撑强度的发泡前驱体放入微波设备中，将微波功率设置为700W，处理5min后得到质地较硬的聚酰亚胺泡沫的泡沫中间体材料。将泡沫中间体从微波设备中取出，并迅速置于预先加热至260℃的高温鼓风干燥箱中后处理30min，得到高性能硬质聚酰亚胺泡沫隔热吸声泡沫材料。
所制得高性能硬质聚酰亚胺泡沫隔热吸声泡沫材料性能如下所示：
密度：212kg/m3；压缩强度：1.2MPa；压缩模量：11.2MPa；玻璃化转变温度：333℃；10％分解温度：543℃；导热系数：0.056W/m·K；平均吸声系数：0.65。
相比之下，将有一定自支撑强度的发泡前驱体仅放入微波设备中，微波功率700W，处理5min，而未进行高温鼓风干燥后处理得到的质地较硬的聚酰亚胺泡沫，性能如下所示：密度：220kg/m3；压缩强度：1.0MPa；压缩模量：5.4MPa；10％分解温度：452℃。材料的分解温度及力学性能均有较大程度下降。
相比之下，将有一定自支撑强度的发泡前驱体仅在260℃的高温鼓风干燥箱中后处理30min得到的聚酰亚胺泡沫，性能如下所示：密度：157kg/m3；压缩强度：0.4MPa；压缩模量：5.7MPa；10％分解温度：520℃。材料的分解温度稍有下降，但力学性能下降60％。
说明，经微波预先处理，再经高温处理后所得到的聚酰亚胺泡沫能够表现出良好的耐热性能、热稳定性以及力学性能。
实施实例2
将实施实例1改为：将40.0g的DMF加入到250mL圆底三口烧瓶中。
所制得高性能硬质聚酰亚胺泡沫隔热吸声泡沫材料性能如下所示：
密度：235kg/m3；压缩强度：1.9MPa；压缩模量：29MPa；10％分解温度：550℃；导热系数：0.053W/m·K；平均吸声系数：0.62。
实施实例3
将3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)单体粉末置于真空干燥箱中100℃处理12小时；将非质子极性溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)减压蒸馏提纯；多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)使用前不做处理。将40.0g的DMF加入到250mL圆底三口烧瓶中，放置到预先加热至50℃的油浴锅中，加载氮气保护装置，并在通入氮气1min后逐滴滴入27.0g PAPI，在机械搅拌下充分混合，得到浅褐色的均相溶液。
将机械搅拌的转速设置为200rpm，边搅拌边加入33.0g的BTDA单体到反应体系中，反应4小时后体系溶液变粘稠。随后，加入3.0g表面活性剂AK-8805，继续搅拌5小时至有明显纹路后停止反应。将三口瓶中的粘稠膏状发泡前驱体取出并密封在室温下避光保存8天。
将有一定自支撑强度的发泡前驱体放入微波设备中，将微波功率设置为700W，处理5min后得到质地较硬的聚酰亚胺泡沫的泡沫中间体材料。将泡沫中间体从微波设备中取出，并迅速置于预先加热至260℃的高温鼓风干燥箱中后处理30min，得到高性能硬质聚酰亚胺泡沫隔热吸声泡沫材料。
所制得高性能硬质聚酰亚胺泡沫隔热吸声泡沫材料性能如下所示：
密度：256kg/m3；压缩强度：2.6MPa；压缩模量：30.7MPa；玻璃化转变温度：342℃；10％分解温度：544℃；导热系数：0.063W/m·K；平均吸声系数：0.60。
实施实例4
将3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)单体粉末置于真空干燥箱中100℃处理12小时；将非质子极性溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)减压蒸馏提纯；多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)使用前不做处理。将40.0g的DMF加入到250mL圆底三口烧瓶中，放置到预先加热至50℃的油浴锅中，加载氮气保护装置，并在通入氮气1min后逐滴滴入27.0g PAPI，在机械搅拌下充分混合，得到浅褐色的均相溶液。
将机械搅拌的转速设置为200rpm，边搅拌边加入33.0g的BTDA单体到反应体系中，反应3小时后体系溶液变粘稠。随后，加入1.2g表面活性剂AK-8805，继续搅拌5小时至有明显纹路后停止反应。将三口瓶中的粘稠膏状发泡前驱体取出并密封在室温下避光保存10天。
将有一定自支撑强度的发泡前驱体放入微波设备中，将微波功率设置为700W，处理5min后得到质地较硬的聚酰亚胺泡沫的泡沫中间体材料。将泡沫中间体从微波设备中取出，并迅速置于预先加热至260℃的高温鼓风干燥箱中后处理30min，得到高性能硬质聚酰亚胺泡沫隔热吸声泡沫材料。
实施实例5
将实施实例4改为：随后，加入2.4g表面活性剂AK-8805，继续搅拌5小时至有明显纹路后停止反应。
实施实例6
将实施实例4改为：随后，加入3.6g表面活性剂AK-8805，继续搅拌5小时至有明显纹路后停止反应。
实施实例7
将实施实例4改为：随后，加入4.8g表面活性剂AK-8805，继续搅拌5小时至有明显纹路后停止反应。
实施实例8
将实施实例4改为：随后，加入6.0g表面活性剂AK-8805，继续搅拌5小时至有明显纹路后停止反应。
实施实例4-8中所制得高性能硬质聚酰亚胺泡沫隔热吸声泡沫材料性能如下表所示。
Claims (5)
1.一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，其特征在于：物料的质量分数组成为多异氰酸酯60-100份、极性溶剂150-300份、芳香二酐50-120份、表面活性剂1-15份，其具体的制备包括以下步骤：
(1)向烧瓶中加入经减压蒸馏提纯预先处理好的极性溶剂，随后将烧瓶放置到预先加热至30-70℃的油浴锅中，接入氮气保护装置，然后逐渐加入异氰酸酯，在机械搅拌下充分混合，得到均相溶液；
(2)将机械搅拌的转速设置为100-300rpm，边搅拌边向均相溶液中加入经真空干燥箱90-120℃条件下预先处理过8-12h的芳香二酐到反应体系中，搅拌反应2-8小时，至反应至体系溶液变粘稠；
(3)向粘稠反应体系中加入表面活性剂，继续搅拌2-6小时至有明显纹路后停止反应，将烧瓶内粘稠膏状发泡前驱体取出并密封静置保存，待其聚合增稠5-10天后待用；
(4)将静置保存的发泡前驱体放入500-3000W的微波设备中，微波处理5-40min后，得到质地较硬的泡沫中间体；
(5)将泡沫中间体从微波设备中取出，并迅速置于预先加热至200-300℃的高温干燥箱中后处理20-90min，制备得到高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫材料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，其特征在于：所述的极性溶剂为：N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)等强极性非质子溶剂。
3.根据权利要求1所述的一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，其特征在于：所述的多异氰酸酯的单体为以下(1)～(14)所列的化合物中的任意一种或几种：
其中，—NCO为—N＝C＝O。
4.根据权利要求1所述的一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，其特征在于：所述的芳香二酐的单体为以下(1)～(15)所列的化合物中的任意一种或几种：
5.根据权利要求1所述的一种高性能硬质聚酰亚胺隔热吸声泡沫的制备方法，其特征在于：所述的表面活性剂为：AK或DC系列非水解型水溶性聚醚硅氧烷、Zonyl系列非离子氟碳表面活性剂、PEG系列聚氧化乙烯非离子表面活性剂等。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111721649A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-29 | 哈尔滨工程大学 | 蜂窝芯材中聚酰亚胺泡沫抗压缩能力及剥离强度测试方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63165422A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-08 | Inoue Mtp Co Ltd | イソシアヌレ−ト変性イミドフオ−ムの製造方法 |
| CA2427262A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | High-density polyimide foam insulation |
| WO2004072032A2 (en) * | 2003-02-11 | 2004-08-26 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Polyimide foams |
| CN101812232A (zh) * | 2010-04-09 | 2010-08-25 | 北京航空航天大学 | 一种聚酰亚胺泡沫塑料及其制备方法 |
| CN102127225A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-07-20 | 北京市射线应用研究中心 | 一种硬质聚酰亚胺泡沫结构材料及其制备方法 |
| CN106032433A (zh) * | 2015-03-09 | 2016-10-19 | 常州天晟新材料股份有限公司 | 一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 |
| CN107629208A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-26 | 丁玉琴 | 一种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法 |
| CN108715636A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-10-30 | 常州天晟新材料股份有限公司 | 一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 |
| CN108948409A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-07 | 常州天晟新材料股份有限公司 | 一种吸声聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 |
| CN109180935A (zh) * | 2018-07-12 | 2019-01-11 | 溧阳华晶合成材料有限公司 | 一种聚酰胺酰亚胺泡沫的制备方法 |
-
2019
- 2019-01-15 CN CN201910036701.3A patent/CN109810251B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63165422A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-08 | Inoue Mtp Co Ltd | イソシアヌレ−ト変性イミドフオ−ムの製造方法 |
| CA2427262A1 (en) * | 2000-12-14 | 2002-06-20 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | High-density polyimide foam insulation |
| WO2004072032A2 (en) * | 2003-02-11 | 2004-08-26 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Polyimide foams |
| CN101812232A (zh) * | 2010-04-09 | 2010-08-25 | 北京航空航天大学 | 一种聚酰亚胺泡沫塑料及其制备方法 |
| CN102127225A (zh) * | 2010-12-08 | 2011-07-20 | 北京市射线应用研究中心 | 一种硬质聚酰亚胺泡沫结构材料及其制备方法 |
| CN106032433A (zh) * | 2015-03-09 | 2016-10-19 | 常州天晟新材料股份有限公司 | 一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 |
| CN107629208A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-26 | 丁玉琴 | 一种聚酰亚胺泡沫材料的制备方法 |
| CN108715636A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-10-30 | 常州天晟新材料股份有限公司 | 一种无卤阻燃聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 |
| CN108948409A (zh) * | 2018-06-12 | 2018-12-07 | 常州天晟新材料股份有限公司 | 一种吸声聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 |
| CN109180935A (zh) * | 2018-07-12 | 2019-01-11 | 溧阳华晶合成材料有限公司 | 一种聚酰胺酰亚胺泡沫的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 任晓荷等: "密度对聚酰亚胺泡沫材料吸声性能的影响", 《声 学 技 术》 * |
| 詹茂盛等: "《聚酰亚胺泡沫材料》", 30 November 2018, 国防工业出版社 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111721649A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-29 | 哈尔滨工程大学 | 蜂窝芯材中聚酰亚胺泡沫抗压缩能力及剥离强度测试方法 |
| CN111721649B (zh) * | 2020-06-29 | 2022-04-22 | 哈尔滨工程大学 | 蜂窝芯材中聚酰亚胺泡沫抗压缩能力及剥离强度测试方法 |
Also Published As
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