聚酰亚胺泡沫具有优异的耐高低温性能、自阻燃性能、低烟无毒、耐辐射性能等，因而广泛应用于航空、航天、舰艇、轨道交通等高科技领域。聚酰亚胺泡沫的主要制备路线是小分子二酐和二胺单体经聚合得到聚酰亚胺酸，聚酰亚胺酸在随后的亚胺化过程中边发泡边交联，从而制备成聚酰亚胺泡沫。由于存在技术路线长、生产效率低、亚胺化不完全、高温溶剂不易脱除、产品掉渣严重等问题，聚酰亚胺泡沫材料的价格极高而且产品质量参差不齐。

聚酰亚胺微发泡粒子的形貌照片

2010年以来，中科院宁波材料所超临界流体绿色加工团队在翟文涛副研究员和郑文革研究员的带领下，以商品化低成本热塑性聚酰亚胺树脂为原料，开展了聚酰亚胺微发泡材料的研发工作。2012年初，研究人员解决了聚酰亚胺微发泡材料膨胀倍率不高的瓶颈，成功地制备了膨胀倍率高达50－60倍的聚酰亚胺微发泡粒子（中国发明专利，申请号：201210170254.9；201210171721.X）。研究发现：所制备聚酰亚胺微发泡粒子的表观密度为15－20kg/m³（图1），泡孔结构为100％的闭孔结构，泡孔尺寸小于100微米（图2）；另外，由于泡孔壁极薄（<5微米），微发泡材料具有很好的弹性，可以在施加压缩力后变形，压缩力去除后反弹。

 聚酰亚胺微发泡粒子的泡沫形态

采用一种新颖的发泡粒子成型工艺，研究人员对发泡粒子实现成型，制备成具有一定形状的、密度为30kg/m³的聚酰亚胺微发泡板（图3）。压缩测试表明，轻质聚酰亚胺微发泡板的压缩强度可达0.25MPa，高于同密度TEEK-H的性能（0.19MPa）。耐温性测试表明，微发泡板在175度的热空气氛围中烘烤10天没有发生明显变形。燃烧测试表明，微发泡板的氧指数高达38，具有自熄、低烟无毒的特点。本技术采用物理发泡路线，加工过程没有改变原树脂的化学结构和性能，从而最大程度上保存了热塑性聚酰亚胺树脂的优势。

成型制备的聚酰亚胺微发泡板

本技术使用低成本商品化热塑性聚酰亚胺树脂，材料可以连续熔融加工；技术中涉及的聚酰亚胺微发泡和随后的发泡粒子成型均可以采用连续或者半连续的加工方式，发泡材料的加工效率高、加工成本低、产品的批次稳定性好；另外，由于树脂为热塑性，制备过程产生边角料的可以100％回收。

目前，实验室已搭建了中试设备，具有20kg/天生产聚酰亚胺微发泡粒子的制备能力。聚酰亚胺微发泡粒子半连续成型设备正在搭建中，成型设备一旦搭建成功，实验室将具备制备尺寸为50cm×50cm×2-10mm阻燃聚酰亚胺微发泡板的能力。低廉的树脂价格、极高的材料膨胀程度、低的发泡材料加工成本使聚酰亚胺泡沫这种先进材料有望用于军民两用水面舰艇、建筑等保温领域。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （高分子事业部）