一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。通过采用过氧化引发剂和偶氮引发剂复合，梯度引发，提高聚合效率，提高树脂分子量，减少小分子物残留，使用物理发泡剂和化学发泡剂的混合发泡剂，并通过调整混合发泡剂的组分和配比、交联剂的组分和配比，控制发泡速率、泡孔的大小和均匀度，得到95％以上孔径为60～400μm，且均匀一致的中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫产品，该孔径泡沫产品吸胶量较低，综合性能优异，能广泛应用于直升机结构件、无人机结构件、风电叶片、雷达罩、医疗床板、运动器材、磁浮车体、音频设备发音单元等复合材料部件。

Mesoporous polymethacryl imide foam and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法。
技术介绍
聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide，PMI)泡沫塑料由于具有良好的力学性能、耐热性，不含任何氟利昂，为环保性材料，具有高的抗蠕变性能，低的介电常数和吸波性能，是制备夹芯复合材料的理想芯材，已经广泛应用于电子、航空航天、高速机车、船舶以及雷达天线、体育医疗器材等诸多领域。随着各应用领域技术的不断发展，对聚甲基丙烯酰亚胺材料的泡孔均匀性和综合性能要求越来越高。如PMI泡沫作为夹芯制备的复合材料，PMI泡沫泡孔直径及其均匀性直接影响其复合共固化工艺过程中的吸胶量和成品率。目前，通过在基础制备配方工艺的基础上，加入一些特定的组分，调节原料配方的方式来改善制备得到的PMI泡沫的性能，比如，通过在共聚单体中添加多双键烯属不饱和烃和丙烯酸金属盐的方法制备共价键和离子键交联的PMI泡沫，使其具有优异的抗蠕变性能，从而满足采用共固化工艺制备以碳纤维/双马来酰亚胺为面板的夹芯结构时，需要在高温(200-240℃)高压条件下长时间进行，对芯材的耐热变形性和抗蠕变性提出的苛刻要求；通过引入无机纳米材料，提高PMI泡沫的力学性能和耐热性能，从而满足航空航天领域对材料力学性能和耐热性能的严苛要求。可见，采用现有技术制备得到的PMI泡沫，只能改善其某个方面的性能(如上所述的抗蠕变性能、力学性能和耐热性能等)，满足其在某个行业领域中的应用，但缺乏控制其泡孔处于中等孔径的技术手段，还不具有普适性。因此，制备一种PMI泡沫，使其各方面的性能都能得到改善和提高，并且控制其泡孔处于60至400μm之间，满足大多数行业和领域中的使用需求，将具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，以重量份计，其原料包括如下组分：甲基丙烯酸20～120份，甲基丙烯腈10～80份，第三单体0.1～5份，引发剂0.04～5份，交联剂0.5～2.5份，发泡剂1～15份，成核剂0.2～5份，脱模剂0.5～8份，次要助剂0.2～6份，所述发泡剂由化学发泡剂和物理发泡剂混合而成，二者的重量比例为6～12:5～10；所述中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，包括如下步骤：S1，按照重量份数，以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为单体，加入引发剂、交联剂、发泡剂以及其他试剂，混合均匀，得到混合液；S2，将所述混合液灌入模具，在30～50℃温度环境进行自由基聚合，得到预聚树脂板；S3，将所述预聚树脂板经前处理、脱模、后处理，获得可发泡树脂板；其中，所述前处理与后处理均按照如下方法进行实施：将所述预聚树脂板加热至50～70℃并保持4.5～5.5h，然后升温至75～90℃并保持4.5～5.5h，再升温至95～125℃并保持1.5～2.5h；S4，对所述可发泡树脂板加热发泡，得到95％以上孔径为60～400μm的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板；其中，所述加热发泡按照如下方法进行实施：对所述可发泡树脂板先加热至110～130℃并保持1.5～2.5h，然后升温至140～160℃并保持1.5～2h，再升温至175～195℃并保持30～50min，接着升温至206～210℃并保持25～45min，再升温至215～218℃并保持20～40min，最后升温至220～225℃并保持1～3h；S5：对所述泡沫板进行高温回火后处理，去除内应力和挥发物，所述泡沫板回火后处理按照如下方法进行实施：将所述泡沫板加热至90～140℃并保持3～5h，然后升温至150～180℃并保持3～6h，再升温至190～205℃并保持5～8h。优选地，所述发泡剂和交联剂的重量比例为3～15:1。优选地，所述引发剂由过氧类引发剂和偶氮类引发剂混合而成，且过氧类引发剂与偶氮类引发剂的重量比例为2～9:1～4。优选地，所述过氧类引发剂为过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二碳酸酯或过氧化苯甲酸叔丁酯中至少任意三种；偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈。优选地，所述化学发泡剂为甲酰胺或尿素，所述物理发泡剂选自C2～C8的脂肪族醇和N-甲基甲酰胺中的至少两种。优选地，所述化学发泡剂为甲酰胺，所述物理发泡剂为叔丁醇或N-甲基甲酰胺。优选地，所述交联剂为丙烯酸酯和甲基丙烯酸盐的混合物，其中，所述丙烯酸酯选自甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸2-甲基烯丙酯和丙烯酸2-甲基烯丙酯中的任意一种；所述甲基丙烯酸盐为甲基丙烯酸锌或甲基丙烯酸镁。优选地，所述丙烯酸酯和甲基丙烯酸盐的重量比例为2～35:1。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法，通过采用过氧化引发剂和偶氮引发剂复配，梯度引发，提高聚合效率，提高树脂分子量，减少小分子物残留，使用物理发泡剂和化学发泡剂的混合发泡剂，并通过调整混合发泡剂的组分和配比、交联剂的组分和配比，控制发泡速率、泡孔的大小和均匀度，得到95％以上孔径为60～400μm，且均匀一致的中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫产品，该孔径泡沫产品吸胶量较低，综合性能优异，能广泛应用于直升机部件、无人机部件、风电叶片、雷达罩、医疗床板、运动器材、磁浮车体、音频设备发音单元等复合材料部件。附图说明图1是本专利技术提供的中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫制备方法流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，以重量份计，其原料包括如下组分：甲基丙烯酸20～120份，甲基丙烯腈10～80份，第三单体0.1～5份，引发剂0.04～5份，交联剂0.5～2.5份，发泡剂1～15份，成核剂0.2～5份，脱模剂0.5～8份，次要助剂0.2～6份，所述发泡剂由化学发泡剂和物理发泡剂混合而成，二者的重量比例为6～12:5～10；如图1所示，本专利技术提供的中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，包括如下步骤：S1，按照重量份数，以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为单体，加入引发剂、交联剂、发泡剂以及其他试剂，混合均匀，得到混合液；S2，将所述混合液灌入模具，在30～50℃温度环境进行自由基聚合，得到预聚树脂板；S3，将所述预聚树脂板经前处理、脱模、后处理，获得可发泡树脂板；其中，所述前处理与后处理均按照如下方法进行实施：将所述预聚树脂板加热至50～70℃并保持4.5～5.5h，然后升温至75～90℃并保持4.5～5.5h，再升温至95～125℃并保持1.5～2.5h；S4，对所述可发泡树脂板加热发泡，得到95％以上孔径为60～400μm的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板；其中，所述加热发泡按照如下方法进行实施：对所述可发泡树脂板先加热至110～130℃并保持1.5～2.5h，然后升温至140～160℃并保持1.5～2h，再升温至175～195℃并保持30～50min，接着升温至206～210℃并保持25～45min，再升温至215～218℃并保持20～4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，以重量份计，其原料包括如下组分：甲基丙烯酸 20～120份，甲基丙烯腈 10～80份，第三单体 0.1～5份，引发剂 0.04～5份，交联剂 0.5～2.5份，发泡剂 1～15份，成核剂 0.2～5份，脱模剂 0.5～8份，次要助剂 0.2～6份，所述发泡剂由化学发泡剂和物理发泡剂混合而成，二者的重量比例为(6～12):(5～10)；所述中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，包括如下步骤：S1，按照重量份数，以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为单体，加入引发剂、交联剂、发泡剂以及其他试剂，混合均匀，得到混合液；S2，将所述混合液灌入模具，在30～50℃温度环境进行自由基聚合，得到预聚树脂板；S3，将所述预聚树脂板经前处理、脱模、后处理，获得可发泡树脂板；其中，所述前处理与后处理均按照如下方法进行实施：将所述预聚树脂板加热至50～70℃并保持4.5～5.5h，然后升温至75～90℃并保持4.5～5.5h，再升温至95～125℃并保持1.5～2.5h；S4，对所述可发泡树脂板加热发泡，得到95％以上孔径为60～400μm的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板；其中，所述加热发泡按照如下方法进行实施：对所述可发泡树脂板先加热至110～130℃并保持1.5～2.5h，然后升温至140～160℃并保持1.5～2h，再升温至175～195℃并保持30～50min，接着升温至206～210℃并保持25～45min，再升温至215～218℃并保持20～40min，最后升温至220～225℃并保持1～3h；S5：对所述泡沫板进行高温回火后处理，所述泡沫板回火后处理按照如下方法进行实施：将所述泡沫板加热至90～140℃并保持3～5h，然后升温至150～180℃并保持3～6h，再升温至190～205℃并保持5～8h。...

【技术特征摘要】
1.一种中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，以重量份计，其原料包括如下组分：甲基丙烯酸20～120份，甲基丙烯腈10～80份，第三单体0.1～5份，引发剂0.04～5份，交联剂0.5～2.5份，发泡剂1～15份，成核剂0.2～5份，脱模剂0.5～8份，次要助剂0.2～6份，所述发泡剂由化学发泡剂和物理发泡剂混合而成，二者的重量比例为(6～12):(5～10)；所述中孔径聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，包括如下步骤：S1，按照重量份数，以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈为单体，加入引发剂、交联剂、发泡剂以及其他试剂，混合均匀，得到混合液；S2，将所述混合液灌入模具，在30～50℃温度环境进行自由基聚合，得到预聚树脂板；S3，将所述预聚树脂板经前处理、脱模、后处理，获得可发泡树脂板；其中，所述前处理与后处理均按照如下方法进行实施：将所述预聚树脂板加热至50～70℃并保持4.5～5.5h，然后升温至75～90℃并保持4.5～5.5h，再升温至95～125℃并保持1.5～2.5h；S4，对所述可发泡树脂板加热发泡，得到95％以上孔径为60～400μm的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板；其中，所述加热发泡按照如下方法进行实施：对所述可发泡树脂板先加热至110～130℃并保持1.5～2.5h，然后升温至140～160℃并保持1.5～2h，再升温至175～195℃并保持30～50min，接着升温至206～210℃并保持25～45min，再升温至215～218℃并保持20～40min，最后升温至220～225℃并保持1～3h；S5：对所述泡沫板进行高温回火后处理，所述泡沫...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑乐，马晓雄，王书平，谢寄清，
申请(专利权)人：湖南兆恒材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43