[发明专利]高热变形温度小孔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，尤其是涉及一种高热变形温度小孔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。

德国专利DE10212235公开了一种较小孔径PMI泡沫制备方法，使用 了成核剂二氧化硅、硫化锌、氯化钠、氯化钾，这些成核剂不溶于反应混合物，需添加防沉降剂改性二氧化硅、炭黑或增稠剂高分子化合物，但所制备的预聚体分子量低，发出的泡沫耐温性不高。

中国专利CN1856531公开了一种耐热变形性的具有微细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫制备方法，使用甲基丙烯腈30-60重量比份、甲基丙烯酸30-70重量比份、乙烯基化合物0-30重量比份、甲基丙烯酸叔丁酯或丙烯酸叔丁酯0.01-4.99重量比份、发泡剂0.01-10重量比份、交联剂0.01-10重量比份、引发剂0.01-2重量比份、其他添加剂0-20重量比份，水浴40℃48h预聚，110℃3h预热，200-230℃2h发泡，制备PMI泡沫。泡沫孔细，孔径7-35μm。甲基丙烯酸叔丁酯或丙烯酸叔丁酯添加量不能太多，否则，预聚体分子量不大，甲基丙烯腈和甲基丙烯酸排列不规整，发出的泡沫变形较大。该专利公开的泡沫的耐温性不高，热变形温度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，该泡沫具有很小的孔径Φ0.1～0.3mm，耐热性能好、热变形温度高(大于200℃)、力学性能优异。

本发明的另外一个目的在于提供一种高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，包括如下质量份数的组份：

所述引发剂为偶氮-双(4-氰基戊酸)或者偶氮-双(4-氰基戊酸)与其他偶氮化合物的混合物；所述其他偶氮化合物为偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异戊睛或偶氮二异庚睛。

在上述高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中，发泡剂为尿素、甲基脲、二甲基脲、四甲基脲、乙基脲、二乙基脲、丁基脲、甲基丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸叔戊酯中的一种或组合。

在上述高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中，成核剂为氧化钙或氧化镁中的一种或组合。

在上述高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中，交联剂为丙烯酰胺AM、甲基丙烯酰胺MAM、三聚氰酸三烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯或丙烯酸烯丙酯。

在上述高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫中，耐热添加剂为三溴苯基马来酰亚胺、甲基膦酸二甲酯DMMP或无机氧化物中的一种或组合；所述无机氧化物为气相二氧化硅。

高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，包括如下步骤：

(1)、将甲基丙烯酸MAA、丙烯腈AN、引发剂、发泡剂、成核剂、交联剂和耐热添加剂混合均匀，得到反应液；

(2)、将弹性材料制备的环形条固定在一块平板上，环形条在平板上围成所需形状的环形框，将步骤(1)得到的反应液倒入所述环形框内，并在环形框上加盖另一块平板，夹紧后得到反应装置；