[发明专利]一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料及其制备方法。将包含甲基丙烯酸与脂肪二胺和/或聚醚二胺和/或内酰胺在内的单体以及包含发泡剂和引发剂在内的助剂搅拌形成均相溶液，所述均相溶液依次进行聚合、热处理和发泡，即得聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料，该聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料具有较高的断裂伸长率，且具备耐高温和高韧性性能以及优异的可加工性能。

技术领域

本发明涉及一种PMI泡沫塑料及其制备方法，具体涉及一种耐高温高韧性聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料及其制备方法，属于功能高分子材料技术领域。

背景技术

PMI泡沫塑料是一种具有高力学性能的100％闭孔的硬质泡沫塑料，被广泛应用的航空航天、高速列车、风电、船舶、医疗器材设备等技术领域，其突出的力学性能，使其被广泛的作用为复合材料结构件的芯材。

目前，已有多个专利涉及聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的制备，如公开号分别为CN104497343A、CN101289565A、CN104610562A、CN105399894A的专利均涉及聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的生产方法，但这些专利技术都无法解决其韧性差的问题。公开号为CN104945553A提出通过添加核壳橡胶来提高PMI泡沫塑料的韧性，但其断裂伸长率最大的仅为6％，未能完全解决PMI泡沫塑料韧性差的问题。因此，开发出一种具有耐高温高韧性的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料事亟待解决的技术问题且具有极大的市场潜力。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的第一个目的是在于提供一种具有耐高温、高韧性的聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料，其断裂伸长率大于10％，热变形温度大于220℃，可以广泛应用于航天航空、高速列车、风电、船舶、医疗器材等设备的泡沫夹层结构件。

本发明的第二个目的是在于是在于提供一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的制备方法，该方法成本低、操作简单，适合规模化生产要求。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的制备方法，该方法是将包含甲基丙烯酸与脂肪二胺和/或聚醚二胺和/或内酰胺在内的单体以及包含发泡剂和引发剂在内的助剂搅拌形成均相溶液，所述均相溶液依次进行聚合、热处理和发泡，即得。

本发明的技术方案通过将脂肪二胺、聚醚二胺及内酰胺单体等引入甲基丙烯酸的聚合体系中，能使脂肪二胺、聚醚二胺及内酰胺单体均匀分散在聚甲基丙烯酸体系中，在热处理过程中，脂肪二胺、聚醚二胺及内酰胺单体能够与聚甲基丙烯酸类的主链上的相邻羧基(或酯基)进行缩合反应，形成无规的分子间酰胺结构，使得聚甲基丙烯酸类分子链间产生交联作用，形成了梯形聚合物结构，同时酰胺基团的引入使得分子间产生较强的氢键作用，且引入长碳链或烷氧醚链赋予了聚合物体系良好的韧性，从而使得整个聚合物体系表现出优异耐高温稳定性和高韧性。

作为一个优选的方案，所述脂肪二胺和/或聚醚二胺和/或内酰胺的质量为甲基丙烯酸质量的1％～110％。较优选为50～110％，最优选为50～80％。如果脂肪二胺、聚醚二胺和内酰胺等单体添加量过低，则会因为分子结构中存在过多的羧基而导致泡沫塑料吸水率高，如果脂肪二胺、聚醚二胺和内酰胺等单体添加量过高，则会导致过度交联，会影响泡沫塑料的韧性，且大量酰胺基团的引入也会使其吸水率和耐温性会受到影响，且残留在PMI中的大量未反应的二胺类单体会导致发泡性能差。

作为一个优选的方案，所述内酰胺包括己内酰胺、十一内酰胺和月桂内酰胺中至少一种。

作为一个优选的方案，所述脂肪二胺包括1,4-丁二胺、己二胺、庚二胺、壬二胺、癸二胺、十一碳二元胺、十二碳二元胺、十三碳二元胺和异佛尔酮二胺中至少一种。

作为一个优选的方案，所述聚醚二胺包括D230、D400、D2000、D4000和ED900中至少一种。