[发明专利]一种吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料及其制备方法，属于吸波功能材料领域。

背景技术

聚甲基丙烯酸亚胺泡沫塑料是一种新型的泡沫材料，最早是由德国罗姆公司于1962年开发出来，并逐渐实现产业化，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的应用领域逐渐向航天、航空、舰船、高速列车、风力发电等许多技术领域发展。随着复合材料的发展，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫也开始向掺杂型复合材料发展，掺杂物主要是为了提高聚甲基丙烯酰亚胺的力学性能、耐温性能，或者制得获得功能型复合材料。现有技术中有将炭纤维添加在聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂等传统泡沫材料中制得复合材料的报道，传统的泡沫材料发泡主要采用的是液体发泡法，短切纤维吸波材料能较好地分散和抗沉降，但是对于聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料都是采用固体发泡法，不能直接加入不相容的短切纤维，并且短切纤维加入聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料后不能实现均匀分散，对性能的稳定性没有保障，目前现有技术并不能克服该技术难题，制备出一种吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫材料。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种吸波性能优异，耐温性能佳、综合机械性能优越的吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料。

本发明的另一个目的是在于提供一种操作简单、成本低制备所述吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料的方法。

本发明提供了一种吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料，该吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料是由短切纤维吸波剂均匀分散在甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚物基体中构成；所述的甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚物基体由甲基丙烯酸和甲基丙烯腈按质量比30～70:30～70共聚得到；所述的短切纤维吸波剂的质量为甲基丙烯酸和甲基丙烯腈混合单体总质量的0.1～2％。

本发明的吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料还包括以下优选方案：

优选的方案中吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料由甲基丙烯酸和甲基丙烯腈混合单体通过原位共聚将短切纤维吸波剂包裹后，依次经过热处理和发泡处理制得。

优选的方案中短切纤维吸波剂为聚丙烯腈基类纤维、碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、碳化硅类纤维、氮化硼纤维、芳酰胺纤维、聚乙烯纤维中的一种或几种。

优选的方案中短切纤维吸波剂长度为1～20mm。

优选的方案中热处理是用100～120℃高温处理2～6h。

优选的方案中发泡处理是将热处理过的材料在发泡剂的存在下用160～250℃高温处理0.5～2h。

本发明还提供了一种所述的吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1)：将包括甲基丙烯腈和甲基丙烯酸混合单体、引发剂和发泡剂在内的原料混合溶解，得到溶液A；

步骤2)：在步骤1)的溶液A中加入分子量为100～300万的聚甲基丙烯酸甲酯，在30～50℃下搅拌均匀，得到粘稠液B；其中，聚甲基丙烯酸甲酯的加入量为甲基丙烯腈和甲基丙烯酸混合单体总质量的1％～10％；

步骤3)：在步骤2)的粘稠液B中加入短切纤维吸波剂通过超声振荡分散后，引发聚合反应，得到甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚物包裹短切纤维吸波剂混合物；

步骤4)：将步骤3)得到的甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚物包裹短切纤维吸波剂混合物依次经过100～120℃高温预处理，在160～250℃下发泡处理后，即得。

本发明的吸波型聚甲基丙烯酸亚胺泡沫/短切纤维复合材料的制备方法还包括以下优选方案：

优选的方案中聚甲基丙烯酸甲酯的加入量为甲基丙烯腈和甲基丙烯酸混合单体总质量的2％～6％。

优选的方案中高温预处理时间为0.5～2h。

优选的方案中发泡处理时间为0.5～2h。

优选的方案中聚合反应的温度为30～70℃，反应时间为48～72h。

优选的方案中步骤1)中所述的原料根据需要选择性加入交联剂、成核剂、表面活性剂中的一种或几种添加剂。

优选的方案中发泡剂为C₁～C₉的脂肪醇、水、甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、甲酸、碳酸胺、甲基脲中的一种或几种。

优选的方案中发泡剂加入量为甲基丙烯酸和甲基丙烯腈混合单体总质量的2％～10％。

优选的方案中引发剂为偶类或过氧类引发剂。