[发明专利]一种具有均匀细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法

说明书

本发明涉及新材料制备领域，具体关于一种具有均匀细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法及其产品；本方法将（甲基）丙烯酸、（甲基）丙烯腈、第三共聚单体、引发剂、发泡剂、交联剂、成核剂、锌铜掺杂耐高温表面活性剂混合均匀，反应得到透明预聚体；将透明预聚体热处理后获得一种具有均匀细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。本方法采用的表面活性剂不会对反应造成影响，因此原有制备工序不需发生更改，简单方便；而且可根据不同的发泡温度，选择不同的活性剂用量，或进行复配，调控发泡过程中的表面张力来制备不同尺寸的孔径，获得细小、均匀的泡孔；引入氟、硅等原子，可以增加分子间作用力，一定程度上可以提高材料的耐热性。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体关于一种具有均匀细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫是一种轻质高强耐热泡沫，一般作为夹层结构复合材料的芯材，可与纤维、树脂、预浸料等固化，通过热压罐、真空袋、模压、（高压）树脂传递模塑等工艺加工而成。

CN105085767A公开了一种使用酯铵盐前驱体制备的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法和应用。该发明在聚丙烯酰亚胺类泡沫预聚体的制备过程中，加入PMR型聚酰亚胺的酯铵盐前驱体，利用其酰胺化的吸热反应与聚丙烯酰亚胺预聚体制备过程中自由基聚合的放热反应相匹配，以达到有效控制聚丙烯酰亚胺反应速度的目的。该发明制备的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料具有闭孔率高、耐高温性能好、抗压缩强度高等特点，所制备泡沫的密度为30-250kg/m³,闭孔率90％，玻璃化转变温度220℃。如室温下密度110kg/m³泡沫的抗压强度3.0MPa；在180℃高温和0.3MPa压力下，密度为110kg/m³的泡沫经2小时工艺处理后的压缩形变率低于1％。

CN103554354A公开了一种高密度聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法，以甲基丙烯酸与甲基丙烯腈为共聚单体，以N.N-二胺基二苯甲烷型双马来酰亚胺作为密度控制剂，加入引发剂、发泡剂、交联剂以及成核剂共聚得到甲基丙烯酸和甲基丙烯腈共聚物树脂基体，再经过高温发泡和热处理制得。该发明制备出了PMI泡沫密度最高可达320kg/m³,解决了聚甲基丙酰亚胺泡沫难以获得密度大于200kg/m³的泡沫塑料的难题。该发明可以运用于飞机、雷达罩等需要较高密度的PMI泡沫塑料的领域。

CN103073672A公开了一种原位增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法。将丙烯酸类单体和二价金属氢氧化物加入到反应体系中，原位生成丙烯酸二价金属盐，参与聚合反应，对聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料进行原位增强，制备得到的原位增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料力学性能优异，可直接用于运载火箭、船舶、铁路机车、体育用品等领域。

CN106366232A公开了一种微孔PMI泡沫的制备方法及制备得到的PMI泡沫，制备步骤如下：(1)将反应单体、第三单体、引发剂、发泡剂和交联剂按配比混匀得混合溶液；(2)将所得混合溶液注入密闭容器中进行预聚合得到透明预聚板块体，所得透明预聚板块体进行后聚合；(3)将后聚合后的透明预聚板块体置于安装有超声波发生装置的烘箱中，超声成核后恒温发泡。该发明未添加任何成核物质，如白炭黑、发泡剂、增韧单体等，成本低，且强度未有下降，韧性提高；泡孔孔径可以在10-100μm的范围内自由调控，工艺简单，只需调整超声波频率即可。

针对不同的应用领域，泡沫一般需要通过切割的方式加工成不同的尺寸，因此在泡沫表面会形成大量的开孔，在固化时很容易被树脂填充，造成制件重量的增加，孔径越大，总重量增加越多。另一方面，在某些需要射线或电磁波穿透的应用领域，如医疗器械、雷达天线罩等对材料的孔径均匀性的要提出了更高的要求。

目前对于细泡孔的报道较多，但关于均匀性的研究却很少。使用成核剂是比较普遍一种方法，成核剂分为可溶性和不可溶性两种，可溶性成核剂一般有溶解上限，不能大量添加，因此效果不显著；而不溶性成核剂虽然不受添加量显著，但往往需要配合防沉剂使用，使得工序变得复杂，增加了成本。