一种聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法，该聚丙烯酰亚胺类泡沫材料通过聚合单体和氰酸酯改性剂的反应制得，所述聚合单体包括丙烯酸类单体和丙烯腈类单体；其中，所述氰酸酯改性剂的结构式如下；n为1～50的整数。本发明专利技术一实施方式的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，通过以氰酸酯改性剂作为反应原料，利用氰酸酯端基的成环反应来提高材料的交联密度，使泡沫材料具有优异的耐热性。Ar选自如下结构：Ar选自如下结构：Ar选自如下结构：Ar选自如下结构：

【技术实现步骤摘要】
一种聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，尤其涉及一种耐热性好的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)结构泡沫是由(甲基)丙烯酸(MAA)与(甲基)丙烯腈(MAN)共聚物发泡得到的闭孔、刚性硬质泡沫。主链结构中的亚胺环结构以及强极性基团赋予了PMI泡沫优异的性能：1)100％闭孔结构，且各向同性；2)优良的耐热性和抗压缩蠕变性，热变形温度大于200℃，可承受180℃/0.7MPa的苛刻加工环境，在复合材料成型时可实现与中温环氧、高温环氧等预浸料共固化成型；3)优异的耐高、低温性能和力学性能，PMI是目前商品化泡沫中比强度和比模量最高的聚合物泡沫，在
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70℃下的力学性能保持率大于95％；4)低介电常数，PMI本体泡沫的介电常数ε＝1.05
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1.20，是一类极好的宽频带透波材料。基于这些优异性能，PMI泡沫作为碳纤维/玻璃纤维增强树脂基复合材料理想的泡沫芯材，已广泛应用于船舶、雷达电子、轨道交通、汽车轻量化、风力发电、运动器材等领域。
[0003]专利CN100390223C公开了一种制备耐热变形的微细孔PMI泡沫的方法，采用共聚单体(甲基)丙烯酸叔丁酯的方式对PMI泡沫的泡孔进行调控，低于4.99％质量分数的(甲基)丙烯酸叔丁酯的加入即可有效降低泡孔尺寸，得到的微细孔PMI泡沫在180℃/0.35MPa条件下的热压蠕变量低于1％。
[0004]专利CN113845614A中在PMI泡沫中添加耐热添加剂N,N
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(4,4
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亚甲基二苯基)双马来酰亚胺与N
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苯基马来酰亚胺提高了PMI泡沫的耐热性能，制备的耐高温PMI泡沫热变形温度高于230℃，在210℃下长期使用不变色，当密度超过100kg/m3时，在200℃/0.6MPa下的热压蠕变量小于1％。
[0005]耐高温树脂具有较高的成型温度，一般需达到220℃，而现有的结构泡沫无法承受此温度下的共固化工艺，因此限制了耐高温树脂夹层结构的使用与发展。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的至少一种缺陷，第一方面，本专利技术一实施方式提供了一种聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，通过聚合单体和氰酸酯改性剂的反应制得，所述聚合单体包括丙烯酸类单体和丙烯腈类单体；其中，所述氰酸酯改性剂的结构式如下：
[0007][0008]Ar选自如下结构：
[0009][0010]n为1～50的整数。
[0011]根据本专利技术一实施方式，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸，所述丙烯腈类单体包括丙烯腈和/或甲基丙烯腈。
[0012]根据本专利技术一实施方式，在所述聚合单体中，所述丙烯酸类单体的质量百分含量为30～70％，所述丙烯腈类单体的质量百分含量为30～70％；和/或，
[0013]所述丙烯酸类单体与所述氰酸酯改性剂的质量比为(30～70):(1～40)。
[0014]根据本专利技术一实施方式，所述聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的密度为40～250kg/m3，热变形温度为≥235℃。
[0015]第二方面，本专利技术一实施方式提供了一种上述的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的制备方法，包括：
[0016]提供原料混合物；
[0017]将所述原料混合物进行聚合反应，得到聚丙烯酰亚胺泡沫预聚板；以及
[0018]将所述预聚板进行发泡处理，得到所述聚丙烯酰亚胺类泡沫材料；
[0019]其中，所述原料混合物包括所述丙烯酸类单体、所述丙烯腈类单体和所述氰酸酯改性剂。
[0020]根据本专利技术一实施方式，所述聚合反应通过两个阶段进行，第一阶段的反应温度为20～60℃，第二阶段的反应温度为60～115℃，所述第二阶段的反应温度高于所述第一阶段的反应温度。
[0021]根据本专利技术一实施方式，所述预聚板在160～230℃的温度下进行发泡处理；和/或，
[0022]所述发泡处理的时间为1～8h。
[0023]根据本专利技术一实施方式，所述原料混合物包括引发剂、发泡剂、成核剂和交联剂。
[0024]根据本专利技术一实施方式，所述原料混合物包括30～70质量份所述丙烯酸类单体、30～70质量份所述丙烯腈类单体、1～40质量份所述氰酸酯改性剂、0.1～10质量份所述引发剂、0.1～20质量份所述发泡剂、0.1～10质量份所述成核剂和0.1～10质量份所述交联剂。
[0025]第三方面，本专利技术一实施方式提供了氰酸酯改性剂在制备聚丙烯酰亚胺泡沫材料中的应用，其中，所述氰酸酯改性剂的结构式如下：
[0026][0027]Ar选自如下结构：
[0028][0029]n为1～50的整数。
[0030]本专利技术一实施方式的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，通过以氰酸酯改性剂作为反应原料，利用氰酸酯端基的成环反应来提高材料的交联密度，使泡沫材料具有优异的耐热性。
[0031]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0032]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0033]其中：
[0034]图1为本专利技术实施例1制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0035]图2为本专利技术实施例2制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0036]图3为本专利技术实施例3制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0037]图4为本专利技术实施例4制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0038]图5为本专利技术实施例5制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0039]图6为本专利技术实施例6制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0040]图7为本专利技术实施例7制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0041]图8为本专利技术实施例8制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0042]图9为本专利技术实施例9制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0043]图10为本专利技术实施例10制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的扫描电镜图；
[0044]图11为本专利技术实施例1至10制得的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的傅里叶红外光谱图。
具体实施方式
[0045]下面对本专利技术的优选实施方式进行具体描述，其中，附图构成本专利技术一部分，并与
本专利技术的实施方式一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0046]本专利技术一实施方式提供了一种聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，通过聚合单体和氰酸酯改性剂的反应制得，聚合单体包括丙烯酸类单体和丙烯腈类单体；其中，氰酸酯改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，通过聚合单体和氰酸酯改性剂的反应制得，所述聚合单体包括丙烯酸类单体和丙烯腈类单体；其中，所述氰酸酯改性剂的结构式如下：Ar选自如下结构：n为1～50的整数。2.根据权利要求1所述的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸，所述丙烯腈类单体包括丙烯腈和/或甲基丙烯腈。3.根据权利要求1所述的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，在所述聚合单体中，所述丙烯酸类单体的质量百分含量为30～70％，所述丙烯腈类单体的质量百分含量为30～70％；和/或，所述丙烯酸类单体与所述氰酸酯改性剂的质量比为(30～70):(1～40)。4.根据权利要求1所述的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其密度为40～250kg/m3，热变形温度为≥235℃。5.一种权利要求1至4中任一项所述的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的制备方法，包括：提供原料混合物；将所述原料混合物进行聚合反应，得到聚丙烯酰亚胺泡沫预聚板；以及将所述预聚板进行发泡处理，得到所述聚丙烯酰亚胺类泡沫材料；其中，所述原料混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：史亚伟，胡爱军，李克迪，王志媛，杨士勇，
申请(专利权)人：浙江中科恒泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：