[发明专利]一种聚丙烯酰亚胺泡沫的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种污染小、成本低的聚丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，属于聚丙烯酰亚胺泡沫技术领域。 

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料是一种轻质、闭孔的硬质泡沫塑料，泡孔为100％闭孔结构，具有比聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PUR)、酚醛树脂(PF)等硬质泡沫塑料更高的比强度、比模量和抗蠕变性。耐温性可达到240℃，是目前耐温性最好的刚性结构泡沫塑料之一。PMI泡沫塑料常用作层压结构的夹芯材料，特别是生产层状结构材料、层压材料、复合材料和泡沫复合体，在质量设计及优化制造方面有明显的优势：[HERMANN SEIBERT.PMI rigid foam plastics[J].Kunststoffe，1999，(4)：32-33；HERMANN SEIBERT.PMI Foam cores find further applications[J].Reinforced Plastics，2000，(1)36-38；HERMANN SEIBERT.Applications for PMI foams in aerospace sandwich structures[J].Reinforced Plastics，2006(1)，44-48；胡培.PMI泡沫：夹心结构的芯材[J].玻璃钢，2003(2)：9-17；余烨译.作芯材用的硬聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料[J].国外机车车辆工艺，2000(5)，46]，被广泛地应用在电子、运载火箭、航空、铁路机车、船舶、天线、雷达天线罩、医疗、体育器材等领域。 

PMI泡沫塑料最早在1962年由德国罗姆公司开发研制出来，经过30多年的发展后，开发出一系列具有不同性能和用途的产品，以 商品名ROHACELL出售，有普通型(IG)、非均质型(P)、航空型(WF)、自熄型(S)等类型。[余烨译，做芯材用的硬质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料[J]，国外机车车辆工艺，2000，5：46；侯斌，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料[J]，化工新型材料，1999，8：27；刘铁民，张广成，陈挺，等.泡沫塑料高性能化研究进展[J]工程塑料应用，2006，34(1)：61-64；周飞成，聚酰亚胺泡沫塑料开发研究概述[J]，橡胶技术与装备，2004，31(6)：22-25] 

国内PMI泡沫已用作耐高温结构材料和透波材料，主要从德国进口，价格昂贵。国产PMI泡沫已用于无人机机翼的制备。航天材料及工艺研究所研制的耐高温、隔热、透波PMI泡沫材料，一些性能已达ROHACELL的水平。国内航空、航天、民品对PMI泡沫有较大的需求。[赵飞明，安思彤，穆晗.聚丙烯酰亚胺(PMI)泡沫研制现状[J].宇航材料工艺，2008(01)，1-9；赵锐霞，尹亮，潘玲英.PMI泡沫夹层结构在航天航空工业的应用，宇航材料工艺，2011(2)，13-16] 

PMI泡沫的制备方法主要有高温高压挤出法和自由基预聚体法两种。高温高压挤出法是以甲基丙烯酸甲酯与伯胺为单体在双螺杆挤出机中高温高压下进行反应制备PMI泡沫，采用该方法时需要高温高压设备，成本高。自由基预聚体法制备PMI泡沫塑[曹明法，胡培.船用玻璃钢/复合材料加层结构中泡沫芯材，江苏船舶，2004，21（2），3-19]的生产过程分两步，第一步是制备MAN／MAA预聚物，加入甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯腈(MAN)及引发剂、发泡剂、交联剂和成核剂制得均匀的反应混合溶液，聚合得到可发泡的MAN／MAA共聚物（反 应式如下所示）。第二步是MAA／MAN共聚物的发泡，在200～220℃的热空气炉中加热若干小时，聚合物中相邻的MAA和MAN链节会发生分子重排反应生成六元酰亚胺环结构（反应式如下所示）[谢克磊，曲春燕，马瑛剑，杨海冬.交联剂对PMI泡沫塑料结构与性能的影响，材料工程，2009（4），23-30;W·盖尔，M·克里格，N·拉乌，S·泽瓦蒂.制备块状聚（甲基）丙烯酰胺泡沫材料的方法[P].中国专利：101381427，2009-03-11；J·舍布勒，W·盖尔，H·赛贝特，L·迈尔，T·雅恩，T·巴特尔.耐热变形性的具有微细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫[P].中国专利：1866531，2006-11-01]，得到PMI泡沫塑料。自由基预聚法制备PMI泡沫工艺复杂，同时以丙烯腈类单体为起始物，毒性大，污染环境。 

发明内容