[发明专利]一种原位增强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制备方法，具体涉及一种原位增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料是一种主链中含有六元酰亚胺环的聚合物，由于存在这个特殊结构而使得其具有卓越的热力学性能，在高温环境中其性能优势更为明显，除了具有良好的力学性能、热变形温度和化学稳定性，还具有质量轻、泡孔全封闭的优点。主要作为一种高性能夹层结构复合材料的理想芯层材料应用于航空航天等军事领域。

随着国民经济的不断发展，对聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的性能要求越来越高，制备出性能更加优异的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料才能满足需求。在制备聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料过程中，专利CN101381427、CN101550215A、CN102051012A、CN102675795A、CN102675796A、CN101173057A添加甲基丙烯酸烯丙酯、三聚氰酸三烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、烯丙基丙烯酰胺、烯丙基甲基丙烯酰胺、氰尿素三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯等作为交联剂，用来增加聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的力学性能。目前，这些交联剂国内还没有大批量生产，只能通过进口来满足需求，价格昂贵，必然导致制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料成本较高。

其中专利CN101550215A、CN102051012A、CN102675795A、CN102675796A、CN101173057A同时还添加金属氧化物，即氧化镁、氧化锌或氧化钙作为交联剂，在制备过程中金属氧化物与主单体之一的甲基丙烯酸或丙烯酸反应，然后参与聚合反应起到交联剂的作用。但金属氧化物与甲基丙烯酸或丙烯酸的反应活性较低，很容易有未完全反应的金属氧化物残留，在体系中会造成缺陷，产生应力集中点，制备得到的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料力学性能偏低。

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，不断改进现有聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的性能，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原位增强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，添加丙烯酸类单体和二价金属氢氧化物，在聚合过程中原位生成丙烯酸二价金属盐，参与聚合反应，起原位增强作用。

本发明采用的技术方案是：

一、一种原位增强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；

       丙烯酸类单体        5～20份；

       二价金属氢氧化物    0.5～10份；   

聚合引发剂          0.1～3份；

发泡剂              2～20份。

二、一种原位增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法，包括如下步骤： 

（1）交联体系的制备：将丙烯酸类单体5～20份；二价金属氢氧化物0.5～10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40～60℃反应1～5h，得到均相透明液体；  

（2）预聚合：将所述的均相透明液体与丙烯酸酯类单体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2～20份；按重量份混合在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）再聚合：将所述的预聚液体注入模具内，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，取出得到原位增强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、甲基丙烯酸丁酯中的任意一种或以任意比例的两者混合物。

所述的丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的任意一种或以任意比例的两者混合物。

所述的丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的任意一种或以任意比例的两者混合物。

所述的二价金属氢氧化物为氢氧化镁、氢氧化铜、氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化锌中的任意一种或以任意比例的两者混合物。