[发明专利]一种耐热型模内发泡的丙烯酸酯泡沫

说明书

本发明涉及新材料制备领域，本发明方法公开的一种耐热型模内发泡的丙烯酸酯泡沫，本发明先使用本体浇铸法得到预聚板并造粒，而后预发泡至指定堆积密度，填入模具中再发泡并在同一模具内进一步熟化交联来提高其耐热性能；采用模内发泡工艺在得到任意复杂形状的泡沫芯的同时，原料利用率几乎达到100%，从而使产品的成本大幅降低。本发明提供一种适合大规模生产耐热型的丙烯酸酯模内发泡的泡沫制品。该泡沫具有轻质高强、耐热性能优异的特点，在飞机、火箭、雷达、交通运输、造船、医疗器械、运动器材等行业中有着极其重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体关于一种耐热型模内发泡的丙烯酸酯泡沫。

背景技术

夹层结构复合材料将面板(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，从而形成轻质、高强和高刚性的结构复合材料，在飞机、火箭、雷达、交通运输、造船、医疗器械、运动器材等行业中有着广泛的应用。硬质聚合物泡沫由于具有轻质高强、与各种树脂体系相容性好、易成型、易机械加工的特点，可作为非常优异的夹芯材料。这类泡沫包括特种聚氨酯(PU)和聚(甲基)丙烯酰亚胺 (P(M)I)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及丙烯酸酯泡沫(如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)泡沫)。而随着减重需求的日益扩大，各行各业对于耐热型的异形硬质泡沫的需求越来越大。

CN107531845A公开了新型PMMA泡沫和它们的制备。在此，在所述制备中使用的配方，除了合适的发泡剂外，还特别包含主要以低浓度的交联剂和调节剂作为配方成分。在此已经令人惊奇地发现，根据该发明可以获得具有非常良好性能的可简单制备的稳定的PMMA泡沫。

CN107438641A添加了氧化硅粒子作为成核剂对泡孔孔径进行了一定的调控。但成核剂的加入对泡沫耐热性能并没有太大的提升。同时，单纯的本体浇铸法仅适用于板材和片材的生产，对于异形件泡沫制品，仍然需要热压成型、机械雕刻手段得到。这对于材料的利用率和生产成本都是不利的。

专利CN106084274A通过密炼挤出熔融混合的方法将SiO₂气凝胶粒子复合到PMMA基体之中，随后在高压釜中使用超临界CO₂作为发泡剂并恒温恒压饱和8h，经快速泄压和快冷后制得PMMA泡沫。虽然制得的泡沫孔径范围较小，但只适合制作小尺寸片材，对于形体复杂的异性构件的制作是无能为力的。

耐热性能是泡沫材料加工性能的一项重要指标。优良的耐热性能是泡沫材料热成型过程顺利进行的保证，同时也为材料长期的使用提供有效的保障。

丙烯酸酯泡沫作为一种非常有前景的泡沫材料，但其大规模应用受限于制备方法。文献中经常提到的丙烯酸酯泡沫的制备方法包括降压法和升温法两种。两种方法的基本过程均是首先在高压釜中使高压的CO₂或N₂溶解于聚合物机体中从而形成聚合物-气体的饱和体系，而后通过压力骤降或温度骤升使之进入过饱和状态，形成热力学不稳定体系以使得泡孔成核并生长，最后应用淬火等方式将微孔结构定型。以CO₂为发泡剂时，其压力至少需要15 MPa。以上专利以及现有技术对设备要求极为苛刻，不易大规模制备；在生产异型件时，通常通过数控机床对整体浇注得到的发泡板进行机械加工得到，但该方式材料利用率非常低导致成本非常高；与此同时，所得的泡沫的泡孔范围较小，只适合制备微孔尺寸的泡沫，从而也限制了其应用的场合。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种耐热型模内发泡的丙烯酸酯泡沫。

一种耐热型模内发泡的丙烯酸酯泡沫，其具体方法如下：