[发明专利]一种均质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泡沫材料及其制备方法，具体涉及一种均质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺( PMI) 泡沫材料是所有高分子泡沫中比强度最高的泡沫材料，其卓越的综合性能表现在: 泡沫表面平整、结构和力学性能无方向性、可机械加工、耐有机溶剂和与各种树脂系统兼容性好；高比强度、高热变形温度( 180～200℃) 和优异的抗压缩蠕变性能，PMI 泡沫的高比压缩强度使其能承受180～200℃的复合材料树脂固化工艺对泡沫的尺寸稳定性要求。聚甲基丙烯酰亚胺( PMI) 泡沫材料以其卓越的综合性能，是制造轻质高强复合材料夹层结构理想的芯材，在大型客机和运输机、战斗机、直升机、高速列车、风力发电机叶片、卫星和运载火箭及运动和医疗器材等方面获得了大量的应用。

专利CN101857656A、CN102051012A、CN101289565A、CN102675795A、CN102675796A、CN102020821A以（甲基）丙烯酸和（甲基）丙烯腈为主要单体，制备聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料，制备方法包括三步：

第一步：低温静止预聚合：以（甲基）丙烯酸和（甲基）丙烯腈为主要单体，同时添加发泡剂等混合均匀，在35～50℃静止放置10～100h，得到预聚物；

第二步：较高温度再聚合：由第一步得到的预聚物升温到50～115℃再聚合得到透明块体；

第三步：高温发泡得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料。 

上述专利都是以（甲基）丙烯酸和（甲基）丙烯腈为主要单体，这两类单体在低温预聚温度下都是液体，相容性较好，但在长时间（10～100h）低温静止预聚合过程中，特别是一些固体添加剂如引发剂、发泡剂等在重力作用下会发生沉降现象，导致整个反应体系中原料的分布不均匀，最终得到的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的力学性能偏低。

随着民航飞机、铁路机车、船舶、风力发电叶片、体育用品等民用领域对聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料需求的增加，为了满足国民经济发展的需要，不断改进现有的制备方法，制备性能更加优异的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及品种必将引起人们极大的关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种均质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法。采用丙烯酸酯类单体和丙烯酰胺类单体为主单体，混料后通过高温搅拌预聚合和低温再聚合制备透明块体，然后高温发泡制得均质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。 

本发明采用的技术方案是：

一、一种均质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料，由如下重量份的原料制成的：

          丙烯酸酯类单体     30～80份；

         丙烯酰胺类单体     20～70份；

          聚合引发剂         0.1～3份；

          发泡剂             5～20份；

          成核剂             0.5～5份；

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的特征为分子链具有如下重复单元：

                                                        

             （注：R₁、R₂为H或-CH₃）

二、一种均质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）配料：将丙烯酸酯类单体30～80份；丙烯酰胺类单体20～70份；聚合引发剂0.1～3份；发泡剂5～20份；成核剂0.5～5份，按重量份混合，通过电动搅拌、磁力搅拌、超声搅拌或摇床搅拌在常温下搅拌10～30min，得到均匀的混合液体；

（2）高温搅拌预聚合：将所述的均匀的混合液体在80～130℃电动搅拌、磁力搅拌、超声搅拌或摇床搅拌反应5～60min，得到预聚液体；

（3）低温再聚合：将所述的预聚液体注入模具内，常温放置1～30min，然后置于30～60℃水浴中，保留70～100h，取出得到透明块体；

（4）高温发泡：将所述的透明块体放入模具中，将模具温度维持在150～240℃，同时给模具施加压力0～10MPa，保留0.5～7h后冷却至常温，取出得到均质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。

所述的丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲酯丙烯酸丁酯中的任意一种或以任意比例的两者混合物。