疎水性と熱伝導率が低い高強度ポリイミド/熱可塑性ポリウレタン複合エアロゲルの製造と特性評価

ポリイミド（PI）エアロゲルは、耐熱性、火炎遅延、および低誘電率の結果として、研究開発において浮上しています。ただし、機械的強度を改善し、疎水性を保持しながら、熱伝導率を低下させることは依然として課題です。ここでは、PI/熱可塑性ポリウレタン（TPU）複合エアロゲルを、凍結乾燥技術と組み合わせた新しい化学的イミジゼーション法を介してTPUをPIと結合することにより合成されました。この手法により、優れた包括的なパフォーマンスを備えたPi Airgelが生成されます。興味深いことに、複合エアロゲルの体積収縮は24.14から5.47％に減少し、低密度（0.095 g/cm3）と多孔性の上昇（92.4％）につながりました。さらに、強い機械的強度（1.29 MPa）と高疎水性（123.6°）が達成されました。さらに重要なことは、PI/TPU複合エアロゲルは、周囲温度で29.51 MW M-1 K-1の熱伝導率が低いことを示しました。したがって、PI/TPU複合エアロゲルは、疎水性および熱断熱材の用途にとって有望な材料になる可能性があります。

Polyimide (PI) aerogel has surfaced in research and development as a result of its heat resistance, flame retardancy, and low dielectric constant. However, it is still a challenge to reduce the thermal conductivity while improving its mechanical strength and retaining hydrophobicity. Herein, the PI/thermoplastic polyurethane (TPU) composite aerogel was synthesized by coupling TPU with PI via a novel method of chemical imidization combined with freeze-drying technology. With this technique, PI aerogel with excellent comprehensive performance is produced. Interestingly, the volume shrinkage of the composite aerogel decreased from 24.14 to 5.47%, which leads to low density (0.095 g/cm3) and elevated porosity (92.4%). In addition, strong mechanical strength (1.29 MPa) and high hydrophobicity (123.6°) were achieved. More importantly, PI/TPU composite aerogel demonstrated a low thermal conductivity of 29.51 mW m-1 K-1 at ambient temperature. Therefore, PI/TPU composite aerogel can be a promising material for hydrophobic and thermal insulation applications.