[发明专利]一种辐射交联聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法

说明书

本发明公开一种辐射交联聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法，包括如下步骤：(1)将各原料混合均匀，然后注入密闭的平面模具中并在30‑60℃下进行聚合反应；(2)反应至反应液凝固，变成均匀的透明状态后，升温至60‑130℃下进行后聚合处理20‑60h，得到聚(甲基)丙烯酰亚胺预聚板；(3)将聚(甲基)丙烯酰亚胺预聚板在180‑260℃下加热发泡，得到所述聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫；(4)将聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫在电子加速器下进行双面辐照处理，得到交联聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫。本发明制备得到的聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫力学性能和耐热性能，相对于常规泡沫明显提高。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，尤其是一种辐射交联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)泡沫材料是由(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯腈及共聚单体通过自由基共聚制备得到，其分子侧链上含有大量羧基、腈基等强极性基团，使PMI泡沫具有极高的比强度，高温下羧基和腈基发生酰亚胺化反应，使材料的耐热性能提高。PMI泡沫拥有高比强度、高耐热性能、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、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。PMI泡沫的聚合原理及反应过程如下式所示：

然而，制备由碳纤维/双马来酰亚胺预浸料制成的覆盖层的夹层构件时，需要在热压罐中(在最高到200℃下几个小时)固化后另外还要在直到约240℃下再后处理几个小时，常规的PMI泡沫无法达到该使用工艺的要求。

专利CN200710167607.9中通过往体系中增加交联剂的用量，尤其是离子交联剂的用量，使泡沫产生交联结构使泡沫的热变形温度提高到250℃，使泡沫材料能够满足严苛的制件制备工艺。但是，该专利中的交联剂在(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈混合液中溶解度较低，且添加量过多，容易导致聚合反应异常，无法得到均匀的PMI塑料板，影响最终的PMI泡沫塑料。

专利CN200810088893.4中通过加入马来酰亚胺第三单体进行共聚，使得到的PMI材料侧链的酰亚胺结构含量提高，从而提高材料的耐热性能。但是，通过该方法得到的PMI泡沫材料热变形温度提高不多，只有200℃左右，仍然无法满足碳纤维/双马来酰亚胺预浸料的固化工艺。

专利CN201510472532.X中通过往体系中加入氧化钙或氧化镁成核剂，制备得到了高热变形温度小孔聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，然而，该泡沫热变形温度也只有200℃左右，无法满足碳纤维/双马来酰亚胺预浸料的固化工艺。

专利CN201510472393.0通过往体系中加入三溴苯基马来酰亚胺、甲基膦酸二甲酯DMMP或无机氧化物等耐热添加剂，提高PMI泡沫的耐热温度到220℃左右，也无法满足碳纤维/双马来酰亚胺预浸料的固化工艺。

光引发剂又名光敏剂在光固化体系中至关重要，在实际配方中，大多数是小分子光引发剂，分子量小，迁移性大，在成膜过程中容易挥发或发生迁移而导致涂层变黄，降低了光引发效率。

综上所述，要满足碳纤维/双马来酰亚胺预浸料的固化工艺，需要使PMI泡沫的耐热温度提高到250℃左右，而常规PMI泡沫都无法达到这么高的热变形温度，要进一步提高热变形温度，需要提高体系的交联密度，但是，如果PMI塑料板的交联密度提高了，那么PMI塑料板在发泡过程中容易发生开裂现象，这导致了目前大部分PMI泡沫的热变形温度低。提高PMI泡沫的热变形温度，可以使PMI泡沫满足碳纤维/双马来酰亚胺预浸料的固化工艺，这进一步拓宽了PMI泡沫的应用领域，尤其在航空航天工业领域的应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种辐射交联聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法。

一种辐射交联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：