[发明专利]一种利用微波加热模内发泡制备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，公开一种利用微波加热模内发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法，包括如下步骤：1、将聚甲基丙烯酰亚胺颗粒通过微波加热进行预发泡；2、将预发泡颗粒充入模具，利用微波加热再发泡；3、冷却脱模，得到异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。本发明解决了由于聚甲基丙烯酰亚胺塑料粒子传热速率低，导致的升温慢，预发泡过程中在铺层厚度提高后颗粒发泡不均匀，生产过程效率低下等问题，加快了发泡过程中模具中颗粒的升温速率，大大提高预发泡和再发泡生产效率；这对模内发泡法制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫具有重大的意义。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体关于一种利用微波加热模内发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫侧链含有大量极性较高的羧基和腈基，分子间作用力大，导致力学性能优良，比强度高，羧基和腈基在高温下发泡的同时进行酰亚胺化反应，进一步提高材料的力学性能和耐热性能，因此，聚甲基丙烯酰亚胺具有高比强度和高耐热性能。由于其优良的性能，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫被广泛应用在航空航天、轨道交通、风电叶片、医疗床板等领域，具有极大的社会价值。

专利CN105793338A提供了一种制备经预发泡的聚(甲基)丙烯酰亚胺(P(M)I)粒子的方法，所述粒子可进一步加工成泡沫模塑件或复合材料。在此，所述方法的特征在于，首先将聚合物粒料在装置中借助对此合适的波长的IR辐射加热并由此将其预发泡。该粒料可以在随后的方法步骤中，例如在压制模具中，在发泡的同时进一步加工成为具有泡沫芯的模塑件或复合材料工件。

专利CN106459465A提供了一种用于制备发泡成形的聚(甲基)丙烯酰亚胺-(P(M)I)-芯，特别是聚甲基丙烯酰亚胺-(PMI)-芯的方法，所述芯例如可以用于汽车构造或飞机构造。所述方法的特征在于，将在压力下预热的聚合物粒子或聚合物粉末进一步在压力下填充至挤压模具并且在挤压模具中减压发泡。特别地，使用优选双壳的挤压模具任选加热和冷却粒子或由其形成的硬质泡沫芯。

专利CN106170508A提供了一种用于制备发泡成形的聚甲基丙烯酰亚胺-(PMI)-芯的方法，所述方法的特征在于，将聚合物粒子或聚合物粉末填充至压模并且在压模中发泡。特别地，该双壳压模在两侧上分别具有遵循轮廓的腔体，所述腔体用于加热和冷却粒子或由粒子形成的硬质泡沫芯。

以上专利以及现有技术通过模内发泡法制备异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫可以大幅度降低泡沫的浪费。模内发泡法制备异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫一般先将通过破碎或悬浮聚合得到的聚甲基丙烯酰亚胺颗粒在热风烘道中进行预发泡，然后将预发泡颗粒充入金属具中，再将模具置于热风下加热再发泡，冷却脱模得到异型泡沫。上述方法存在以下缺点：(1)预发泡过程中为了达到均匀传热和发泡，颗粒铺层薄，因此生产效率低；(2)再发泡过程中，模具在热风下升温慢，导致再发泡效率低下。

发明内容

为解决现上述问题，本发明提供一种利用微波加热模内发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法。

一种利用微波加热模内发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)预发泡：将0.2-4mm的聚甲基丙烯酰亚胺颗粒以一定厚度铺到微波设备中，通过微波设备进行连续预发泡生产；

(2)再发泡：将得到的预发泡颗粒充入再发泡模具，通过微波加热进行再发泡；

(3)冷却脱模，得到异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。

步骤(1)中所述聚甲基丙烯酰亚胺颗粒通过悬浮聚合或本体浇注板破碎制备得到。

步骤(1)中所述聚甲基丙烯酰亚胺铺层厚度为0.25-100mm。

步骤(1)中所述微波设备为常规微波设备，包括市场上常见的工业微波炉、微波隧道等，微波功率为2-5kw，微波辐照时间为1-10min。