[发明专利]一种聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫(DE-C2726260)具有优异的力学性能、耐高温性能、耐湿热性能、抗高温蠕变性能和尺寸稳定性等，与其他聚合物泡沫相比，在相同密度条件下，其强度和刚度高，耐压缩性能好。其突出的耐热性能和高温下优异的耐蠕变性能使这类泡沫材料能够承受碳纤维/环氧、碳纤维/双马等树脂基复合材料的高温固化工艺条件，实现泡沫夹芯与预浸料一次性共固化，广泛应用于复合材料泡沫夹层结构件的制造(DE-C2822885，DE-A3304882，US Pat.4316934)。此外，聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫采用固体发泡工艺制备，泡沫的闭孔率高，孔径分布均匀、一致，吸湿率低。由于上述的性能特点，使其在航天航空飞行器、舰船、高速列车、风力发电等许多技术领域具有广泛的应用前景。

聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫在20世纪60年代就实现了商品化。近年来，随着对复合材料泡沫夹层结构性能要求的不断提高，对作为其芯材的聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫也提出了更高的性能要求。1979年，美国专利(US Pat.4139685)公开了一种通过加入苯乙烯作为泡沫第三组份以提高泡沫强度的方法，但由于苯乙烯是对人体有害的化学品，不宜大量使用；1986年的美国专利(US Pat.4576971)和1991年的美国专利(USPat.4996109)公开了通过加入顺丁烯二酸或顺丁烯二酸酐以提高泡沫强度的方法，但是，引入顺丁烯二酸/酐致使泡沫前驱体-共聚物板材以及泡沫的脆性增加；有人通过在聚合体系中加入金属氧化物以提高泡沫的力学性能(US Pat.6670405B1，2003)，但金属氧化物的加入使自由基聚合反应体系的反应均匀性难于控制，造成泡沫的性能稳定性下降。因此，发展一种有效提高聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的强度和模量的方法，对拓宽这类泡沫材料的应用范围具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高强度的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法。

本发明所提供的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，是由含有如下重量份的原料组分制成的：

含羧基或酯基的丙烯类单体      1-100，

含腈基的丙烯类单体            1-100，

双马来酰亚胺树脂              1-100；

其中，所述双马来酰亚胺树脂的结构式如式I所示，

(式I)

R选自如下结构的基团：

其中，含羧基或酯基的丙烯类单体包括丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙脂、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙脂、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯及其按任意比例混合而成的混合物；所述含腈基的丙烯类单体包括丙烯腈、甲基丙烯腈及其按任意比例混合而成的混合物。

为了能够进一步提升本发明聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的强度、模量以及耐热性能，原料组分还可含有一种或几种如下重量份的组分，且各组分的含量不全为0：

功能性单体         0-100，

交联剂             0-25，

成核剂             0-25，

发泡剂             0-25，

脱模剂             0-25，

阻聚剂             0-25。