聚酰亚胺气凝胶：高温、绝缘、轻质的隔热材料

聚酰亚胺气凝胶是三维纳米多孔材料，具有耐高温、绝缘、轻质、柔韧和隔热等性能。聚酰亚胺气凝胶的纳米级孔隙和三维交联多孔结构是气凝胶诸多特性的关键。其孔隙率高，孔隙的尺度在70 nm 以下，气凝胶内含有大量的气体，气体分子失去了自由流动的能力，只是相对地附着在纳米级空隙的气孔壁上。这时材料所处的状态近似于真空状态，气相无法参与热对流，因此，聚酰亚胺气凝胶具有很低的热导率，常温热导率最低为14 mW/（m·K）。目前已经研制成功的具有耐高温、阻燃、高绝缘、高绝热及良好柔韧性的聚酰亚胺气凝胶产品，在航空航天等领域有着较好的应用 前景。(www.xing528.com)

国防科技大学Feng 等［45］以BPDA 和ODA 为原料，经TAB 交联制得聚酰亚胺气凝胶，并对其在N2 和CO2 氛围下的热导率进行了详细探讨。在压强为5 Pa，温度为-130℃的条件下，聚酰亚胺气凝胶的热导率低至8.42 mW/（m·K）。Meador 与Guo等人［46］还研究了采用多胺化合物，如八（氨基苯基）笼形聚倍半硅氧烷（OAPS）等作为交联剂制备聚酰亚胺气凝胶。首先采用过量的BPDA 与1，4-双（4-氨基苯基亚甲基）苯反应制备了酐封端的聚酰胺酸溶液，然后加入OAPS 生成聚酰胺酸凝胶，经过乙酸酐/吡啶亚胺化后制得聚酰亚胺凝胶，最后经超临界二氧化碳干燥技术制得了聚酰亚胺气凝胶。该气凝胶的密度约为0.1 g/cm3，孔隙率为92%，比表面积为240～260 m2/g，具有良好的热稳定性，起始热分解温度为560℃。此外，制备的聚酰亚胺气凝胶具有良好的柔韧性，十分适于膨胀式结构（如可膨胀式制动器）的绝热层。张清华课题组将凹凸棒土加入聚酰胺酸溶液中，利用超临界二氧化碳干燥技术制备了BPDA—TFMB/DMBZ 和BPDA—TFMB/ODA 的复合气凝胶，红外热成像测试表明，如图7-9 所示，凹凸棒土的加入明显降低了气凝胶的传热能力，同时BPDA—TFMB/DMBZ 结构具有较低的热收 缩率。