專利名稱：玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡沫芯材的制備方法，具體地說是一種玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯 酰亞胺泡沫材料制備方法及應(yīng)用
背景技術(shù)：
聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫是一種交聯(lián)型硬質(zhì)結(jié)構(gòu)型泡沫材料，具有100%的 閉孔結(jié)構(gòu)，其均勻交聯(lián)的孔壁結(jié)構(gòu)可賦予其突出的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學(xué)性能。PMI泡沫 是由德國羅姆(Rohm)公司于1966年首先用丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酸酯 熱塑性樹脂在180°C下發(fā)泡并交聯(lián)制作聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的技術(shù)，接著日本的積水化 學(xué)公司于1967年使用輻射交聯(lián)方法制作聚甲基丙烯酰亞胺泡沫。PMI泡沫經(jīng)過30多年發(fā) 展為一系列的產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上的PMI泡沫產(chǎn)品主要是德國贏創(chuàng)德固賽公司(前身為羅姆 公司)生產(chǎn)的ROHACELL 。雖然國內(nèi)已經(jīng)開始了該領(lǐng)域的研究工作，研究尚在實(shí)驗(yàn)階段， 還未見有關(guān)PMI泡沫材料產(chǎn)品的報(bào)道。PMI泡沫相對(duì)于夾層結(jié)構(gòu)中常用的芯材，在結(jié)構(gòu)方 面、工藝方面和長期使用過程中具有顯而易見的優(yōu)勢(shì)。隨著復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在使用 過程中出現(xiàn)的一系列問題，國內(nèi)外航天航空界研究人員將目光轉(zhuǎn)向了高性能的聚合物泡沫 材料芯材，主要是PMI泡沫材料。同密度的情況下，PMI泡沫具有比其他聚合物泡沫材料更高的抗壓縮強(qiáng)度和剛度、 更優(yōu)異的耐高溫和耐濕熱性能、以及更好的抗高溫蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性，其突出的耐熱 性能和高溫下優(yōu)異的抗蠕變性能使其能承受碳纖維/環(huán)氧、碳纖維/雙馬等樹脂復(fù)合材料 的高溫固化工藝條件，可實(shí)現(xiàn)泡沫夾芯與預(yù)浸料的一次共固化，廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料泡沫 夾層結(jié)構(gòu)件的制造(DE-C2726260, DE-C2822885，DE-A3304882, US Pat. 4316934)。傳統(tǒng)泡沫塑料改性的基本思路是不改變聚合物的結(jié)構(gòu)，在整個(gè)發(fā)泡體系中加入適 當(dāng)助劑，從而使泡沫塑料的性能得到改善。方法主要有纖維增強(qiáng)、無機(jī)粒子增強(qiáng)、納米材料 增強(qiáng)、共混或共聚改性，以及采用新型的微孔發(fā)泡工藝等。由傳統(tǒng)方法得到的聚甲基丙烯酰 亞胺(PMI)泡沫材料綜合性能差，已不能滿足市場(chǎng)需求。

發(fā)明內(nèi)容
為提升聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫的性能，本發(fā)明的目的是提供一種玻璃微珠 增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法及應(yīng)用，得到的泡沫材料能有效提高PMI泡沫的 壓縮強(qiáng)度和壓縮彈性模量、拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量及耐熱性， 同時(shí)還能提高硬質(zhì)泡沫塑料的尺寸穩(wěn)定性。制備的泡沫可應(yīng)用于航天航空、高速列車、風(fēng) 電、船舶、醫(yī)療等高新技術(shù)領(lǐng)域的夾芯材料。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的—種玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征在于該制備方法 以甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯腈(MAN)為共聚單體，空心玻璃微珠為增強(qiáng)材料，加入引發(fā) 劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、密度控制劑以及成核劑共聚得到甲基丙烯酸和甲基丙烯腈共聚物樹脂基體，再經(jīng)過高溫發(fā)泡和熱處理制得，具體包括以下步驟
權(quán)利要求
一種玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征在于該制備方法以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈為共聚單體，空心玻璃微珠為增強(qiáng)材料，加入引發(fā)劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、密度控制劑以及成核劑共聚得到甲基丙烯酸和甲基丙烯腈共聚物樹脂基體，再經(jīng)過高溫發(fā)泡和熱處理制得，具體包括以下步驟(1)配方按如下重量份配置甲基丙烯酸40 60甲基丙烯腈40 60空心玻璃微珠 1 30引發(fā)劑0.05 0.6發(fā)泡劑1 16交聯(lián)劑1 12密度控制劑0.1 3成核劑0.3 18將甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、空心玻璃微珠混合，加入引發(fā)劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、密度控制劑，混合均勻得到溶液；(2)將得到的溶液注入由橡膠條密封好的兩塊平行玻璃內(nèi)，在30℃ 90℃水浴溫度條件下聚合反應(yīng)10 70小時(shí)，形成泡沫前軀體共聚板；(3)將泡沫前軀體共聚板放置在80℃ 180℃條件下預(yù)熱2 10小時(shí)，再經(jīng)180℃ 230℃條件下發(fā)泡10min 200min，得到玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫；(4)將制得的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫在100℃ 200℃條件下熱處理1 5小時(shí)，得到玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于所述空心玻璃微珠密度為0. 15-0. 3g/cm3，粒徑范圍8-120微米，玻璃微珠表面經(jīng)過 硅烷偶聯(lián)劑處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于硅烷偶聯(lián)劑為Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或Y-氨丙基三乙氧基硅烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于所述引發(fā)劑為過氧化辛酸叔丁酯或過苯甲酸叔丁酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于所述發(fā)泡劑為N，N- 二甲基脲或異丁醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特 征在于所述交聯(lián)劑為丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸或二甲基丙烯酸乙二醇
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于所述密度控制劑為馬來酰亞胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于所述成核劑為N-甲基甲酰胺或碳酰胺。
9.一種權(quán)利要求1所述的玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法得到的 泡沫材料在航天航空、高速列車、風(fēng)電、船舶、醫(yī)療器材設(shè)備的復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空心玻璃微珠增強(qiáng)聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法及應(yīng)用，以甲基丙烯酸和甲基丙烯腈為共聚單體，空心玻璃微珠為增強(qiáng)材料，加入引發(fā)劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、密度控制劑以及成核劑共聚得到甲基丙烯酸和甲基丙烯腈共聚物樹脂基體，再經(jīng)過高溫發(fā)泡和熱處理制得。本發(fā)明通過空心玻璃微珠的增強(qiáng)，提高了聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的壓縮強(qiáng)度和壓縮彈性模量、拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量及耐熱性，同時(shí)還能提高硬質(zhì)泡沫塑料的尺寸穩(wěn)定性。制備的泡沫可應(yīng)用于航天航空、高速列車、風(fēng)電、船舶、醫(yī)療等高新技術(shù)領(lǐng)域的夾芯材料。
文檔編號(hào)C08F220/50GK101974191SQ20101051591
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者魯平才 申請(qǐng)人:江蘇兆鋆新材料科技有限公司