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    聚酰亞胺泡沫具有優異的耐高低溫性能、自阻燃性能、低煙無毒、耐輻射性能等，因而廣泛應用于航空、航天、艦艇、軌道交通等高科技領域。聚酰亞胺泡沫的主要制備路線是小分子二酐和二胺單體經聚合得到聚酰亞胺酸，聚酰亞胺酸在隨后的亞胺化過程中邊發泡邊交聯，從而制備成聚酰亞胺泡沫。由于存在技術路線長、生產效率低、亞胺化不完全、高溫溶劑不易脫除、產品掉渣嚴重等問題，聚酰亞胺泡沫材料的價格極高而且產品質量參差不齊。

聚酰亞胺微發泡粒子的形貌照片

    2010年以來，中科院寧波材料所超臨界流體綠色加工團隊在翟文濤副研究員和鄭文革研究員的帶領下，以商品化低成本熱塑性聚酰亞胺樹脂為原料，開展了聚酰亞胺微發泡材料的研發工作。2012年初，研究人員解決了聚酰亞胺微發泡材料膨脹倍率不高的瓶頸，成功地制備了膨脹倍率高達50－60倍的聚酰亞胺微發泡粒子（中國發明專利，申請號：201210170254.9；201210171721.X）。研究發現：所制備聚酰亞胺微發泡粒子的表觀密度為15－20kg/m³（圖1），泡孔結構為100％的閉孔結構，泡孔尺寸小于100微米（圖2）；另外，由于泡孔壁極薄（<5微米），微發泡材料具有很好的彈性，可以在施加壓縮力后變形，壓縮力去除后反彈。

 聚酰亞胺微發泡粒子的泡沫形態

    采用一種新穎的發泡粒子成型工藝，研究人員對發泡粒子實現成型，制備成具有一定形狀的、密度為30kg/m³的聚酰亞胺微發泡板（圖3）。壓縮測試表明，輕質聚酰亞胺微發泡板的壓縮強度可達0.25MPa，高于同密度TEEK-H的性能（0.19MPa）。耐溫性測試表明，微發泡板在175度的熱空氣氛圍中烘烤10天沒有發生明顯變形。燃燒測試表明，微發泡板的氧指數高達38，具有自熄、低煙無毒的特點。本技術采用物理發泡路線，加工過程沒有改變原樹脂的化學結構和性能，從而最大程度上保存了熱塑性聚酰亞胺樹脂的優勢。

成型制備的聚酰亞胺微發泡板

    本技術使用低成本商品化熱塑性聚酰亞胺樹脂，材料可以連續熔融加工；技術中涉及的聚酰亞胺微發泡和隨后的發泡粒子成型均可以采用連續或者半連續的加工方式，發泡材料的加工效率高、加工成本低、產品的批次穩定性好；另外，由于樹脂為熱塑性，制備過程產生邊角料的可以100％回收。

    目前，實驗室已搭建了中試設備，具有20kg/天生產聚酰亞胺微發泡粒子的制備能力。聚酰亞胺微發泡粒子半連續成型設備正在搭建中，成型設備一旦搭建成功，實驗室將具備制備尺寸為50cm×50cm×2-10mm阻燃聚酰亞胺微發泡板的能力。低廉的樹脂價格、極高的材料膨脹程度、低的發泡材料加工成本使聚酰亞胺泡沫這種先進材料有望用于軍民兩用水面艦艇、建筑等保溫領域。