[发明专利]聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子泡沫/无机纳米复合材料，尤其涉及聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，高分子泡沫/无机纳米复合材料是一种无机填料以纳米尺度分散在高分子泡沫基体中的复合材料。在纳米尺度下，无机增强材料在填充量很少的情况下可极大地提高材料的物理机械性能，并提高材料的热变形温度。聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料由于其优异的机械性能和较高的耐热性能而广泛得到应用，尤其是作为隔热材料和复合材料泡沫芯材的应用。现今尚无采用无机纳米材料增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的成功先例，如能将无机纳米材料与聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料结合起来，有望得到性能更好的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料——聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是利用纳米材料的增强效应，提供一种强度更大、热变形温度更高、综合性能更加优越的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料以及该材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以无机纳米材料为增强材料，复合材料中还包括有各种添加剂，所述聚甲基丙烯酰亚胺基体、无机纳米材料和添加剂的质量百分比分别为：

聚甲基丙烯酰亚胺基体        82％～89％

无机纳米材料                1.5％～8.5％

添加剂                      4％～16％。

上述聚甲基丙烯酰亚胺基体是由引发剂引发甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯腈和交联剂共聚，得到轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物，并经高温酰亚胺化制得，所述添加剂包括表面活性剂、脱膜剂、阻聚剂和发泡剂。

上述无机纳米材料可以为蒙脱土、纳米SiO₂、纳米CaCO₃或者有机包覆纳米CaCO₃，所述无机纳米材料的粒径为30～100nm。所述蒙脱土是采用十八烷基伯胺盐化学处理的有机蒙脱土，层间距为2.02～2.26nm。

本发明还提供了一种所述聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、按下述组分及其质量份数准备所需的原料：

单体                100份

无机纳米材料        0.65～10份

阻聚剂              0.01～0.05份

引发剂              0.1～1份

发泡剂              5～20份

交联剂              0.2～1.5份

表面活性剂          0.5～2份

脱模剂              0.1～0.5份；

上述原料中的单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯腈的混合物，三者之间的质量比为(40～70)∶(10～40)∶(20～50)，所述无机纳米材料为蒙脱土、纳米SiO₂、纳米CaCO₃或者有机包覆纳米CaCO₃；

(2)、将原料中的单体、无机纳米材料以及阻聚剂混合，在25～35℃温度下通过高速搅拌或功率超声使无机纳米材料分散均匀，得到A料；

(3)、将上述A料与已准备的引发剂、发泡剂、交联剂、表面活性剂和脱模剂混合，搅拌均匀并超声分散3～4小时，得到B料；

(4)、将上述B料置于密封的玻璃板之间，在35～70℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/无机纳米复合材料；

(5)、将得到的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/无机纳米复合材料在130～180℃温度下处20～200分钟，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料。

上述方法中使用的阻聚剂可以是对叔丁基邻苯二酚、对苯醌、2，6-二硝基对甲酚、1，4-萘醌、氢醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、对二苯酚或2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或多种。