[发明专利]马来酰亚胺改性聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能共聚物泡沫，尤其是涉及一种马来酰亚胺 改性聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法。

背景技术

在树脂基复合材料的结构设计中，夹层结构复合材料是一种典型的轻 质、高强、高模量结构材料，它将面板(铝合金、玻璃纤维、碳纤维、芳 纶纤维)的高强度和高模量与夹芯的低密度有机结合起来，形成了轻质、 高强和高刚性的结构复合材料，在飞机、火箭、雷达、造船、交通运输、 医疗器械等行业中有着极其重要的应用。

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫主要用作复合夹层结构的芯材，其具有 下列性能：(1)100％的闭孔结构，且各向同性；(2)耐热性能好，热变形 温度为180-240℃；(3)优异的力学性能，比强度高、比刚度高，在各种泡 沫中是最高的；(4)面接触，很好的抗压缩蠕变性能；(5)可高温热压罐成 型(180-230℃，0.5-0.7MPa)，可真空包加热成型(180-230℃，-0.1MPa)，还 可熔融注射成型，实现泡沫夹层与预浸料的一次性共固化；易机械加工，易 弯曲，不需特殊的机械工具，可加工制成复杂几何形状的芯材，能弯曲制成 高曲率构件；适合制造复合材料夹层结构件；(6)和各种树脂体系的相容性 好；(7)优良的介电性能：介电常数1.05-1.13，损耗角正切在1-18×10^-3。 在2-26GHz的频率范围内，其介电常数和介电损耗的变化很小，表现出很 好的宽频稳定性，使之非常适于雷达及天线罩的制造；(8)没有铝蜂窝夹层 结构的面板-蜂窝界面的湿热腐蚀。但是，PMI泡沫的缺点是吸水率较大， 这可以通过合适的防护来减小。

美国专利USP5928459报道了一种以甲基丙烯酸和甲基丙腈为单体的 PMI泡沫塑料的制备方法，该发明以40-60wt％的甲基丙烯腈和60-40wt％的 甲基丙烯酸为主单体，加入0-20wt％的第三单体，加入0.5-8wt％的甲酰胺和 3-8个碳原子的一元脂肪醇组成的混合发泡剂，加入0.005-5wt％的不饱和乙 烯基混合物为交联剂，在至少一种引发剂的作用下聚合成共聚物。然后在200 -260℃温度范围内发泡，100-130℃下热处理2-6h，再在180-220℃下热 处理32-64h。最终制备出能够经受200℃、0.2-0.7MPa条件成型的PMI泡沫 夹层结构复合材料。但是这种泡沫塑料的耐温性并不好，长时间加热容易发 黄。

美国专利USP4187353使用二步法制备PMI泡沫，使用甲基丙烯酸的金 属盐来改善泡沫的性能，甲基丙烯酸的金属盐可以是镁盐、铬盐、钴盐、锌 盐、铋盐、钛盐、铅盐等。配方为86重量份的甲基丙烯酸，53重量份的甲 基丙烯腈，3.6重量份的甲基丙烯酸的金属盐，9.5重量份的异丙醇，3重量 份的水，0.12重量份的过新戊酸叔丁酯，0.06重量份的过氧化苯甲酰。金属 盐的作用原理是金属离子在甲基丙烯酸单元之间形成可逆的离子键，产生交 联结构；同时起成核剂和均相剂的作用。美国专利USP 4665104利用两步法 制备PMI泡沫，使用甲酰胺和脂肪醇混合发泡剂，可提高泡沫的抗蠕变能力， 提高泡沫性能。单独使用甲酰胺为发泡剂时，泡沫的耐水性不好，而单独使 用脂肪醇会导致泡沫结构粗糙，而采用混合发泡剂泡沫综合性能提高。泡沫 配方为：50份的甲基丙烯酸，50份的甲基丙烯腈，1份甲酰胺，1份异丙醇， 1份甲基丙烯酸镁，0.2份过氧化特戊酸叔丁酯。这两种方法，容易产生分相， 泡沫变形较大，泡沫耐温性较差，机械强度较低。

中国专利CN1903899公开了一种MAA/AN共聚物泡沫塑料及其制备方 法，使用丙烯腈、甲基丙烯酸、偶氮二异丁睛、交联剂、尿素、密度控制剂 和分子量调节剂，水浴预聚，180-200℃自由发泡，140-180℃热空气中进行 后处理，制备PMI泡沫。泡沫受热后容易变黄。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够获得耐热性能好、力学性能高、长时 间加热不变色的马来酰亚胺改性聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法。

本发明所述的一种马来酰亚胺改性聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，其由如 下组分混合反应获得：

甲基丙烯酸(MAA)，其重量比份为35～60；

甲基丙烯腈(MAN)，其重量比份为65～40；

马来酰亚胺改性剂，其重量比份为0.1～50；

引发剂，其重量比份为0.10～2.0；

发泡剂，其重量比份为1.0～20；