一种聚甲基丙烯酸亚胺泡沫成核性能工艺控制方法技术

本发明专利技术公开了了一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫成核性能的工艺控制方法，根据经典成核理论，气泡成核的速率、气泡核密度等与发泡过程中的温度、搅拌速度、成核剂的添加量等工艺参数有着密切的关系，为了研究上述工艺参数对气泡成核过程的具体影响，通过一系列设计和实验结果，并结合经典成核理论，初步探索出了一种聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫成核性能的工艺控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种聚甲基丙烯酸亚胺泡沬成核性能工艺控制方法
本专利技术主要制备高性能硬质泡沫的预聚过程成核性能的工艺参数优化方法。
技术介绍
PMI泡沫塑料是一种以甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚物为基体树脂的高性能泡沫塑料。在相同密度下，PMI泡沫塑料是目前强度、刚度最高的泡沫塑料，同时具有优异的耐热性能和抗蠕变性能。PMI泡沫塑料最早由德国德固萨(Degussa)公司于1972年开发出来，目前已经发展出多个不同用途和不同性能的产品系列。以高性能PMI泡沫塑料为芯层材料制备的高性能夹层结构复合材料已经广泛应用于火箭、飞机、船舶、汽车、火车、风力发电、医疗器械、体育用品等众多领域。虽然国内已经开始了该领域的研究工作，研究尚在实验阶段，还未见有关PMI泡沫材料产品的报道。PMI泡沫相对于夹层结构中常用的芯材，在结构方面、工艺方面和长期使用过程中具有显而易见的优势。随着复合材料蜂窝夹层结构在使用过程中出现的一系列问题，国内外航天航空界研究人员将目光转向了高性能的聚合物泡沫材料芯材，主要是PMI泡沫材料。不同泡孔孔径聚甲基丙酰亚胺泡沫可以分别应用于多种领域，但是实验发现不同批次制备的共聚物泡沫塑料孔径误差较大，难以孔径均一，孔径尺寸分布范围广的聚甲基丙酰亚胺泡沫塑料，在保持发泡温度和发泡剂用量不变的情况下，通过一系列设计和实验结果，并结合经典成核理论，探索出一种聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫成核性能的工艺控制方法成为大势所趋。
技术实现思路
专利技术目的:针对上述现有存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供了一种制备高性能硬质泡沫的预聚过程成核性能的工艺参数优化方法。以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈和第三单体，引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂等原料首先进行混合搅拌，通过考察剪切力、温度、成核剂对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)成核性能的影响，确定出成核性能的工艺参数优化方案。目前有研究者研究过聚氨酯泡沫、PF泡沫等硬质泡沫的成核性能的工艺参数，但对于生产工艺较为复杂的PMI泡沫的成核性能的研究却寥寥无几。本专利技术通过研究上述工艺参数对气泡成核过程的具体影响并经过一系列设计和实验结果并结合经典成核理论，设计出了主要制备高性能硬质泡沫的预聚过程成核性能的工艺参数优化方法。技术方案:为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案:一种聚甲基丙烯酸亚胺PMI泡沫成核性能工艺控制方法，以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、第三单体、引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂为原料并进行混合搅拌得到均匀的混合液体，然后在密闭容器中进行预聚合得到透明块体，最后经过热处理得到聚甲基丙烯酸亚胺泡沫材料，设计以原料搅拌速度、预聚合温度、成核剂的选用作为评价参数，最终确定实际工艺参数。具体评价方法如下:(I)搅拌速度的工艺参数筛选 以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈和第三单体，引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂等原料首先进行混合搅拌，通过改变原料液的搅拌速度，考察剪切力对气泡成核的影响。(2)预聚合温度范围的工艺参数确定 对于均相成核过程，按照经典成核理论，对原料液的预聚过程中考察水浴温度使用范围对气泡成核速率的影响。(3)成核剂的使用对于成核性能的影响 为了验证固体成核剂的加入对气泡成核的影响程度，分别对未添加成核剂体系和添加成核剂体系进行发泡试验。通过分别设定搅拌速度为250 r/min、500r/min、750 r/min、1000 r/min,搅拌固定时间后，通过显微观察搅拌后混合液体的气泡核数量来确定搅拌速度。通过分别设定预聚合的温度为20°c、30°c、40°c、5(rc，并观察不同温度下气泡核出现的时间。分别对未添加成核剂体系和添加占甲基丙烯酸和加急丙烯腈总量的质量分数为10%纳米级SiO2粒子成核剂体系进行发泡试验，通过观察气泡核数量确定是否添加成核剂。有益效果:与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈和第三单体，引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂等原料首先进行混合搅拌，通过考察剪切力、温度、成核剂对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)成核性能的影响，确定出成核性能的工艺参数优化方案。【具体实施方式】下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈和第三单体，引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂等原料首先进行混合搅拌，其配方重量比分如下: 甲基丙烯酸45 甲基丙烯腈45 过氧化苯甲酰0.5 偶氮二异庚腈0.05 N，N-二甲基脲6 甲基丙烯酸镁6 N.N’ - 二胺基二苯甲烷型双马来酰亚胺0.2 N-甲基甲酰胺3 利用本专利技术所述的成核性能的工艺参数优化方法确定出控制聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫气泡核数量以及泡孔尺寸的工艺参数。具体步骤如下: (I)剪切力即搅拌速度的工艺参数筛选 将甲基丙烯酸、甲基丙烯腈和第三单体，引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂等原料首先进行混合搅拌，通过分别设定搅拌速度为250 r/min、500r/min、750 r/min、1000r/min，研究了剪切力对气泡成核的影响。搅拌反应一定时间后吸管取少量混合液放置于载玻片上进行显微观察，同时启动录像功能对发泡全过程进行监控。实验结果是随着剪切力的增加，气泡核数量明显增多，泡孔尺寸明显减少，泡孔密度明显增加。剪切力越高，这种效果越明显。按照经典成核理论，气泡成核的关键是克服Gibbs自由能垒，当剪切力转化成能量、并将其作用体现在气泡成核的自由能中时，必将大大促进气泡核的形成。(2)预聚合所使用温度范围的工艺参数确定 预聚合所使用温度范围的工艺参数确定是通过分别设定预聚合所使用的水浴温度为20 V、30°C、40 V、50°C，观察不同温度下气泡核出现的时间。随着温度的升高，气泡核的密度略有增加。另外，试验过程中还发现:随着原料温度的升高，气泡核的出现时间呈明显的下降趋势。即温度越高，气泡核越早出现，具体结果见表1。出现这种现象的原因可能是随着温度的升高，反应液的反应活性增加，反应生成的气相更早出现并达到饱和。另外，随着温度的升高，高聚物粘度降低，气一液表面张力降低，使得气泡核生成变得容易。表1不同温度下气泡核出现时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚甲基丙烯酸亚胺PMI泡沫成核性能工艺控制方法，以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、第三单体、引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂为原料并进行混合搅拌得到均匀的混合液体，然后在密闭容器中进行预聚合得到透明块体，最后经过热处理得到聚甲基丙烯酸亚胺泡沫材料，其特征在于：设计以原料搅拌速度、预聚合温度、成核剂的选用作为评价参数，最终确定实际工艺参数。

【技术特征摘要】
1.一种聚甲基丙烯酸亚胺PMI泡沫成核性能工艺控制方法，以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、第三单体、引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂为原料并进行混合搅拌得到均匀的混合液体，然后在密闭容器中进行预聚合得到透明块体，最后经过热处理得到聚甲基丙烯酸亚胺泡沫材料，其特征在于:设计以原料搅拌速度、预聚合温度、成核剂的选用作为评价参数，最终确定实际工艺参数。2.根据权利要求1所述聚甲基丙烯酸亚胺泡沫成核性能工艺控制方法，其特征在于:具体评价方法如下: (1)搅拌速度的工艺参数筛选 以甲基丙烯酸、甲基丙烯腈和第三单体，引发剂、增稠剂、发泡剂、交联剂、密度控制剂等原料首先进行混合搅拌，通过改变原料液的搅拌速度，考察剪切力对气泡成核的影响； (2)预聚合温度范围的工艺参数确定 对于均相成核过程，按照经典成核理论，对原料液的预聚过程中考察水浴温度使用范围对气泡成核速率的影响； (3)成核...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁平才，魏涛，
申请(专利权)人：江苏兆鋆新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32