[发明专利]用于生产聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的可发性颗粒及应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子泡沫材料技术领域，特别是涉及聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料技术领域。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料由德国罗姆公司(德固赛的前身)于1962年开发出来，1971年开始工业化生产，1972年就被应用于航空领域。如今，PMI泡沫的应用领域已很广泛，近年来国内外的其他机构也开始了对该高性能泡沫材料的进一步开发研究。

在同密度的情况下，PMI泡沫具有比其他聚合物泡沫材料更高的抗压缩强度和刚度、更优异的耐高温和耐湿热性能、以及更好的抗高温蠕变性能和尺寸稳定性。其突出的耐热性能和高温下优异的抗蠕变性能使其能承受碳纤维/环氧、碳纤维/双马等树脂复合材料的高温固化工艺条件，可实现泡沫夹芯与预浸料的一次共固化加工，可广泛地应用于复合材料泡沫夹层结构件的制造。此外，由于聚甲基丙烯酰亚胺泡沫采用固体发泡工艺制造，故泡沫材料的闭孔率高，孔径分布均匀，吸湿率低。上述性能特点使其在航天、航空、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。

目前，市场上只有德国德固赛公司生产并销售商品名称为ROHACELL的PMI泡沫材料，其产品形态只有唯一的板材一种形式，这种单一的产品形态限制了其应用范围。具体应用中需要通过机械加工(如切割、打磨等)方式才能得到所需结构件，这样就会造成材料的损失，更为明显不足的地方是，对于需要由复杂结构形状的PMI材料发挥泡沫材料功能的地方，则需要将泡沫板材打碎，用其填充到复杂结构的空间内。将泡沫板材打碎，PMI泡沫的闭孔结构遭到大量的破坏，这会使得PMI泡沫材料的使用性能大大降低。另外，破碎颗粒状的PMI泡沫材料，较之整体结构的PMI泡沫材料，其各方面的性能也会受到很大影响。因此，其应用范围大大受到限制。

发明内容

为了克服现有技术的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料存在的不足，本发明的目的是提供一种用于生产聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫材料的可发性颗粒，扩大聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫材料使用范围。

本发明提供的用于生产聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫材料的可发性颗粒，可由下述方法所制备：各组分的用量以重量份计，将丙烯酸或甲基丙烯酸35～65份，丙烯腈或甲基丙烯腈35～65份，引发剂0.01～5份，分子量调节剂0～20份，发泡剂0.1～15份，泡沫稳定剂0～20份，交联剂0～20份和添加剂0～50份的置入模具，先于30～50℃初步本体聚合反应10～72小时后，再于50～100℃进一步本体聚合反应1～30小时，得到共聚物板材，之后将共聚物板材粉碎、过筛即得到用于生产聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的可发性颗粒。

在上述技术方案中，其制备原料还可含有丙烯酸或甲基丙烯酸与丙烯腈或甲基丙烯腈重量含量之和5～30％的共聚单体。所述共聚单体可选用单官能烯类不饱和单体；优先选用含有丙烯酸或甲基丙烯酸的酯类共聚单体。进一步优先选用丙烯酸或甲基丙烯酸与含有1-5个碳原子的醇形成的酯、苯乙烯、马来酸或马来酸酐、衣康酸或衣康酸酐、马来酰亚胺和(甲基)丙烯酰胺或N-取代的(甲基)丙烯酰胺中的至少一种。

在上述技术方案中，初步本体聚合反应和进一步本体聚合反应最好分别在不同温度下进行多步聚合反应。

制取共聚物板材时，将原料组分按以上比例混合，置入板材摸具，采用浇铸法进行本体聚合，制取共聚物板材。模具可采用两块玻璃板或金属板中间夹有耐溶剂橡胶条，四周用钢夹夹紧密封结构，其厚度一般为1～50mm，优选5～10mm，长宽一般为5～200cm。

共聚物板材经粉碎后，可发性颗粒的粒径通常在5～200目范围，且粒径在10～60目范围的不低于85％。可发性颗粒优先选用粒径在10～40目范围的颗粒。其他粒径的颗粒可做为填料添加于原料中进行聚合，以循环使用。