[发明专利]一步投料凝胶法制备聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的方法

说明书

本发明公开一种一步投料凝胶法制备聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的方法，包括如下步骤：(1)将各原料混合均匀后加入凝胶促进剂，分散均匀，然后注入密闭的平面模具中并在38‑50℃水浴中进行聚合反应；(2)反应至呈均匀的凝胶状时降低聚合温度2‑10℃，持续保温排出反应热能；(3)当凝胶全部转化为固体后进行梯度升温至80‑120℃，得到聚(甲基)丙烯酰亚胺预聚板；(4)将聚(甲基)丙烯酰亚胺预聚板在140‑230℃加热发泡，得到所述聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫。本发明制备得到的聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫密度、热变形温度、拉升强度及压缩强度等性能上都有显著提高。

技术领域

本发明涉及泡沫材料领域，具体涉及一种一步投料凝胶法制备聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的方法。

背景技术

聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫通常由甲基丙烯酸、甲基丙烯腈/丙烯腈经自由基本体共聚合制得，由于其分子侧链含有酰亚胺、羧基、腈基等强极性、大位阻基团，使其具有比强度高、耐热性好、耐腐蚀等优点，广泛的应用于航空航天、风力发电、新能源汽车、运动器材、高铁船舶以及医疗器械等领域。聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的聚合原理及反应过程如下式所示：

聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的高强度、高耐热性能主要由分子侧链的酰亚胺基团提供，可见要提高聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的的强度与耐热性能，需要聚合过程中产生尽可能多的羧基(-COOH)与腈基(-CN)临位结构。

由于甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯腈(MAN)/丙烯腈(AN)的竞聚率差别较大(竞聚率R_MAA:R_AN＝5.58:0.13，R_MAA:R_MAN＝2.23:0.42)，在实际的反应过程中，聚合初期产物中MAA含量较高，随着MAA的消耗，聚合后期产物中MAN/AN含量较高。由于(甲基)丙烯酰亚胺聚合物难溶于其单体，聚合过程中聚合物会从聚合体系中析出沉降。微观层面上，聚合物链上以MAA均聚和MAN/AN均聚为主，难以形成有效的临位结构，使聚合物强度和耐热性能降低；宏观层面上，由于沉降的存在，聚合物出现上下不均，难以制备均质的泡沫板。

显然，提高反应过程的均匀性，不但有助于制备均质的泡沫板，也将有利于提高产物的强度和耐热性能。

CN 1215106C的中国发明专利中向反应体系中添加高分子量PMMA或PMMI，一方面增加了体系粘度，同时也有助于体系均匀，但由于PMMA或PMMI的分子极性低、添加量大，得到产物的性能受到显著影响。

DE 19606530，CN 103524661A等均采用高分散纳米二氧化硅改性聚合体系，纳米二氧化硅为单一的增稠剂，由于聚合过程中高分子的析出，导致纳米二氧化硅难以在聚合单体中起到足够的增稠作用，其实际效果受主配方体系的影响而难以发挥。

发明内容

本发明提供一种一步投料凝胶法制备聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的方法，采用该方法可以制备块状聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫、板状聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫以及阻燃、导电、吸波等功能性聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫，制备得到的聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫密度、热变形温度、拉升强度及压缩强度等性能上都有显著提高。本发明采用简洁的工艺方法，制备得到均匀、高性能的聚甲基丙烯酰亚胺类泡沫，为PMI类泡沫的制备开辟了新路线。

一种一步投料凝胶法制备聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的方法，包括如下步骤：

(1)将功能单体、溶解度调节单体、分散助剂、引发剂、交联剂、成核剂、发泡剂、功能性填料和内脱模剂混合均匀后加入凝胶促进剂，分散均匀，然后注入密闭的平面模具中并在38-50℃水浴中进行聚合反应；

(2)反应至呈均匀的凝胶状时降低聚合温度2-10℃，持续保温排出反应热能；

(3)当凝胶全部转化为固体后进行梯度升温至80-120℃，得到聚(甲基)丙烯酰亚胺预聚板；