[发明专利]一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法

说明书

本发明公开了一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法，步骤一、将分散介质和悬浮剂加入第一反应釜，进行搅拌；步骤二、将单体加入第二反应釜中，加热至反应温度，再加入引发剂和纳米碳纤维，然后在恒温的条件下，将第二反应釜置于超声分散仪中进行超声分散；步骤三、将第二反应釜中分散后的混合液倒入已加热至反应温度的第一反应釜中，搅拌进行悬浮聚合反应，得到预聚体；步骤四、在预聚体中加入交联剂和发泡剂，采用挤压机对其进行挤压；步骤五、将挤压后的混合物置于模具中进行发泡热处理成型，得到纳米碳纤维增强的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。本发明具有力学性能优异、反应时间短、成品率高、易于规模化生产等优点。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，尤其涉及一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫是目前在相同密度下，PMI泡沫的强度、刚度明显优于其他的泡沫材料，密度和力学性能使其在航空航天领域得到广泛应用，主要作为芯材与复合材料形成夹层结构。PMI泡沫在A380飞机上首次被用于主承力结构件，运用于后压力框及内外副翼。未来会对聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的力学性能提出更高的要求，传统通过增加密度提高力学性能的方法不能满足安全防护、交通运输、机械制造、航空航天等领域的需求。

因此，需要更好力学性能的泡沫材料。申请号为201310502487.9的发明专利公开了一种石墨烯增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法，是通过石墨烯增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，获得力学性能更好的泡沫材料，但是，由于石墨烯与聚合物进行复合时，石墨烯表面呈惰性，不含任何活性基团，与聚合物基体之间的作用力非常小，因此，最关键一步是将石墨烯均匀分散到聚合物基体中，而超声分散不能保证石墨烯与聚合物基体的接触面最大化，会直接影响到复合材料的力学性能。同时，其制备方法采用本体法，该方法结合石墨烯的性能，易导致爆聚、添加剂沉降等问题。

发明内容

本发明提供一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法，以克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法，步骤一、将分散介质和悬浮剂加入第一反应釜，进行搅拌；步骤二、将单体加入第二反应釜中，加热至反应温度，再加入引发剂和纳米碳纤维，然后在恒温的条件下，将第二反应釜置于超声分散仪中进行超声分散；步骤三、将第二反应釜中分散后的混合液倒入已加热至反应温度的第一反应釜中，搅拌进行悬浮聚合反应，得到预聚体；步骤四、在预聚体中加入交联剂和发泡剂，采用挤压机对其进行挤压；步骤五、将挤压后的混合物置于模具中进行发泡热处理成型，得到纳米碳纤维增强的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。

进一步，本发明提供一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤三中，在搅拌过程中，当体系的粘度增加至有阻力感时，降低搅拌速度、提高温度，继续进行悬浮聚合反应，至体系呈粘弹状态、搅拌受阻时，得到预聚体。

进一步，本发明提供一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法，还可以具有这样的特征：其中，单体为甲基丙烯腈和甲基丙烯酸；各原料的重量份为：纳米碳纤维，0.5-2；甲基丙烯腈，30-60；甲基丙烯酸，30-60；分散介质，120-300；悬浮剂，0.5-5.0；引发剂，0.1-0.4；发泡剂，0.5-7.0；交联剂，1.5-3.0。

进一步，本发明提供一种悬浮聚合制备纳米碳纤维增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，分散介质为去离子水；悬浮剂为甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸钠(PAAS)中的任一种，优选的，悬浮剂为甲基纤维素(MC)；搅拌速度为100-300r/min。