[发明专利]一种直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料包含作为共聚单体的甲基丙烯酸和甲基丙烯腈、引发剂、交联剂、发泡剂和压缩强度改良剂，其中所述共聚单体、所述引发剂、所述交联剂、所述发泡剂和所述压缩强度改良剂的重量比为100：1－5：2－20：2－20：1－5，本发明还公开了其制备方法，本发明通过压缩强度改良剂的加入，延长分子链的长度，提高分子链间的交联度，提高直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的压缩性能和使用寿命，承受压力大，比强度高，比模量大，能承受直升机飞行过程中各种受力。

技术领域

本发明涉及聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料技术领域，特别是一种直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及制备方法。

背景技术

在直升机设计中，要求尽可能地减轻机体重量，要求保持高强度和高剪切性能。从直升机材料的发展历程来看，从最早的木材到钢铁、到铝合金、到铝蜂窝、到硬质聚氨酯泡沫、到现在的PMI泡沫，相同密度的材料比强度、比模量越来超高。木材作为直升机材料时，其剪切强度、韧性及寿命极其短暂；钢铁克服了木材寿命极短的问题，但增加了本体的重量，使承重重量降低，损耗增加；使用铝合金后，其自身重量大大减轻，但同时产生电位腐蚀，一旦产生电位腐蚀将影响到整个机体，铝蜂窝只是在铝合金的基础上进一步降低本体重量，没有解决电位腐蚀的问题。聚氨酯泡沫克服了金属易腐蚀的问题，但其比强度、比模量相对要低很多，同时寿命也很短。PMI泡沫是目前几种材料中比强度、比模量最高的泡沫，同时寿命是聚氨酯泡沫的十倍以上，由于PMI泡沫是高分子塑料，因此也不存在电位腐蚀问题，目前而言，PMI泡沫是直升机用最好的复合材料。

直升机用PMI泡沫在使用过程上要承受更高的压缩、剪切强度，需要更长的使用寿命，分子链的长度和分子链间的交联程度决定了所能承受的压力的大小和寿命长短。在反应体系中，随着分子链的延长，反应体系粘度不断升高，分子自由度逐渐降低，当体系粘度达到一定值后，分子链不再增长，分子链与分子链间的交联也将停止，如果反应在该阶段停止，得到的是普通的PMI泡沫。因此暨需对PMI泡沫进行改性，使其压缩强度、比强度、比模量和使用寿命能满足直升机材料的性能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的技术问题，提供一种直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及制备方法，通过对聚甲基丙烯酰亚胺泡沫本体进行改性，发明一种满足直升机材料复合工艺、同时能承受直升机飞行过程中各种受力的长寿命聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料包含作为共聚单体的甲基丙烯酸和甲基丙烯腈、引发剂、交联剂、发泡剂和压缩强度改良剂，其中所述共聚单体、所述引发剂、所述交联剂、所述发泡剂和所述压缩强度改良剂的重量比为100：1－5：2－20：2－20：1－5。

进一步地，所述压缩强度改良剂为稀土稳定剂、硬脂酸盐和磷酸三酯的混合物。

优选的，所述稀土稳定剂选自XT－1稀土稳定剂、XT－2稀土稳定剂、XT－3稀土稳定剂；所述硬脂酸盐选自硬脂酸胺、硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙；所述磷酸三酯选自磷酸三乙酯、磷酸三(氯异丙基)酯、磷酸三(丁氧基乙基)酯、磷酸三异丁酯。

优选的，所述稀土稳定剂、硬脂酸盐和磷酸三酯三者的混合物重量比为0.5－2：1－3：0.2－1。

具体的，所述直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的密度为79－121g/m³。

具体的，所述直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的压缩强度为1.0－2.2Mpa。

具体的，所述直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的压缩强度为1.6－2.2Mpa。

优选的，所述直升机用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的原料还包括选自丙烯酸和丙烯腈的其它单体。