專利名稱：一種大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫塑料是一種泡孔為100%閉孔結(jié)構(gòu)，質(zhì)輕的硬質(zhì)泡沫塑料，其均勻交聯(lián)的孔壁結(jié)以及孔壁上理想的物料分布使其具有突出的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學(xué)性能，熱變形溫度高達(dá)180-250°C，是目前耐熱性最好的剛性結(jié)構(gòu)泡沫塑料。由于PMI泡沫屬于閉孔結(jié)構(gòu)泡沫，作為樹脂基復(fù)合材料的夾芯材料，十分適用樹脂傳遞模塑(RTM)或真空輔助RTM成型(VARTM)等樹脂注射工藝來制備夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料·(DE-C2726260, DE-C2822885，DE-A3304882，US Pat. 4316934)。對于一般的應(yīng)用場合，如風(fēng)電，船舶，高速列車等的應(yīng)用場合對泡沫的孔徑要求不高；對于一些對于復(fù)合材料的剝離強(qiáng)度要求高的場合，需要相對大孔徑的泡沫與蒙皮形成相對牢固的結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了滿足對復(fù)合材料的剝離強(qiáng)度的要求，提供了一種大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料及其制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明公開了一種大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，由以下重量配比的原料制備而成
甲基丙烯酸40-60份，
丙烯腈40-60份，
第三單體5-20份，
增稠劑1-30份，
引發(fā)劑0.05-0. 6份，
發(fā)泡劑1-18份，
交聯(lián)劑1-12份，
密度控制劑0. 1-3份，
成核劑0. 3-18份；
其中引發(fā)劑包括過氧類自由基引發(fā)劑和偶氮類自由基引發(fā)劑，優(yōu)選過氧化辛酸叔丁酯、偶氮二異丁腈和過苯甲酸叔丁酯的復(fù)配，且三者的最佳復(fù)配比例為5:1:2。發(fā)泡劑為尿素、異丙醇或異丁醇中的一種或多種，優(yōu)選尿素和異丙醇的復(fù)配，且兩者的最佳復(fù)配比例為
I:1。增稠劑為氣相SiO2、有機(jī)膨潤土、硅藻土、甲基纖維素、明膠中一種或幾種，優(yōu)選氣相SiO2比表面積為50-250m2/g。且氣相SiO2或其他增稠劑的用量為甲基丙烯酸與丙烯腈總重量的l-30wt%。第三單體為含有雙鍵的丙烯酰胺類或丙烯酸烷基酯類，如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的一種或幾種。
交聯(lián)劑為丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、氧化鎂或二甲基丙烯酸乙二醇酯。成核劑為甲基丙烯酸叔丁酯、N-甲基甲酰胺或甲基丙烯酸異丁酯。密度控制劑優(yōu)選馬來酰亞胺。本發(fā)明還提供了上述大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備方法，該方法以甲基丙烯酸、丙烯腈和第三單體為原料，通過加入氣相SiO2或各種增稠劑，同時加入引發(fā)劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、密度控制劑以及成核劑一步法直接共聚得到甲基丙烯酸/丙烯腈的共聚板，再經(jīng)過高溫發(fā)泡和熱處理制得聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，具體包括以下步驟
(1)混合溶液制備將原料甲基丙烯酸、丙烯腈、第三單體、增稠劑混合，然后加入引發(fā)齊IJ、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、密度控制劑、成核劑混合均勻，備用；
(2)共聚板制備將步驟(I)制備的混合溶液注入由橡膠條密封好的兩塊平行玻璃內(nèi)，在30°C -70°C下聚合反應(yīng)10-70小時，形成甲基丙烯酸/丙烯腈共聚板；
(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的共聚板在80°C -180 °C下預(yù)熱2-10小時，然后在1800C _230°C下發(fā)泡 10min-200min ；
(4)熱處理將步驟(3)經(jīng)發(fā)泡后的共聚板在100°C_200°C條件下熱處理1-5小時，即得到所述大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料。本發(fā)明通過改變發(fā)泡劑和引發(fā)劑的種類，從而控制制得的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的孔徑大小；利用多種引發(fā)劑復(fù)配，以及物理和化學(xué)兩種發(fā)泡劑復(fù)配，通過物理發(fā)泡劑形成小孔徑，結(jié)合化學(xué)發(fā)泡劑如尿素在高溫下分解進(jìn)一步擴(kuò)大泡沫孔徑，能夠更好的控制形成的孔徑大小，最終制得的PMI泡沫平均孔徑在1600 左右。本發(fā)明制備的泡沫孔徑相對較大，可與蒙皮形成相對牢固的結(jié)合，可應(yīng)用于一些對于復(fù)合材料的剝離強(qiáng)度要求高的場合。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例I
一種大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的配方如下
權(quán)利要求
1.一種大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，由以下重量配比的原料制備而成 甲基丙烯酸40-60份， 丙烯腈40-60份， 第三單體5-20份， 增稠劑1-30份， 引發(fā)劑O. 05-0. 6份， 發(fā)泡劑1-18份， 交聯(lián)劑1-12份， 密度控制劑O. 1-3份， 成核劑O. 3-18份； 所述引發(fā)劑包括過氧類自由基引發(fā)劑和偶氮類自由基引發(fā)劑；所述發(fā)泡劑為尿素、異丙醇或異丁醇中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，所述引發(fā)劑為過氧化辛酸叔丁酯、偶氮二異丁腈和過苯甲酸叔丁酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，所述過氧化辛酸叔丁酯、偶氮二異丁腈和過苯甲酸叔丁酯的重量配比為5:1:2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，所述發(fā)泡劑為尿素和異丙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，所述尿素和異丙醇的重量配比為1:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，所述第三單體為含有雙鍵的丙烯酰胺類或丙烯酸烷基酯類化合物；所述增稠劑為氣相SiO2、有機(jī)膨潤土、硅藻土、甲基纖維素、明膠中一種或多種；所述交聯(lián)劑為丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、氧化鎂或二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述成核劑為甲基丙烯酸叔丁酯、N-甲基甲酰胺或甲基丙烯酸異丁酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，所述增稠劑為氣相SiO2，所述氣相SiO2的比表面積為50-250m2/g。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，其特征在于，所述密度控制劑為馬來酰亞胺。
9.一種權(quán)利要求I至8任一所述大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (O混合溶液制備將原料甲基丙烯酸、丙烯腈、第三單體、增稠劑混合，然后加入引發(fā)齊 、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、密度控制劑、成核劑混合均勻，備用； (2)共聚板制備將步驟(I)制備的混合溶液注入由橡膠條密封好的兩塊平行玻璃內(nèi)，在30°C -70°c下聚合反應(yīng)10-70小時，形成甲基丙烯酸/丙烯腈共聚板； (3)發(fā)泡將步驟(2)制備的共聚板在80°C -180 °C下預(yù)熱2-10小時，然后在1800C _230°C下發(fā)泡 10min-200min ； (4)熱處理將步驟(3)經(jīng)發(fā)泡后的共聚板在100°C_200°C條件下熱處理1-5小時，即得到所述大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料及其制備方法。該大孔徑聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料包括以下原料甲基丙烯酸40-60份，丙烯腈40-60份，第三單體5-20份，增稠劑1-30份，引發(fā)劑0.05-0.6份，發(fā)泡劑 1-18份，交聯(lián)劑1-12份，密度控制劑0.1-3份，成核劑0.3-18份；通過一步法直接共聚得到甲基丙烯酸/丙烯腈的共聚板，再經(jīng)過高溫發(fā)泡和熱處理制得聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料。本發(fā)明制備的PMI泡沫孔徑相對較大，可與蒙皮形成相對牢固的結(jié)合，可應(yīng)用于一些對于復(fù)合材料的剝離強(qiáng)度要求高的場合。
文檔編號C08F220/46GK102850486SQ20121032663
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者魯平才, 焦自保, 阮詩平, 陳偉 申請人:江蘇兆鋆新材料科技有限公司