本發(fā)明涉及一種泡沫材料的制備方法，具體涉及的是一種導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備方法。

背景技術(shù)：

聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料是一種具有高力學(xué)性能的新型泡沫塑料，被廣泛應(yīng)用到航空、航天、艦艇、高速列車(chē)、風(fēng)力發(fā)電等技術(shù)領(lǐng)域。其突出的耐熱性能和高溫下優(yōu)異的抗蠕變性能和耐疲勞性能等，使其能被廣泛的應(yīng)用于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制造等。聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料雖然具有良好的力學(xué)性能等優(yōu)點(diǎn)，但還存在著一些缺陷如導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能差等，從而限制了聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料在某些特定領(lǐng)域的應(yīng)用。

導(dǎo)熱材料廣泛的應(yīng)用于換熱工程、采暖工程等領(lǐng)域。長(zhǎng)期以來(lái)，普遍選擇金屬材料作為導(dǎo)熱材料使用，但金屬材料的耐腐蝕性能差，限制了其應(yīng)用范圍。近年來(lái)，高分子材料作為導(dǎo)熱基材成為研究重點(diǎn)，導(dǎo)熱高分子材料具有加工成型方便、散熱均勻、產(chǎn)品涉及自由度高等優(yōu)點(diǎn)，但目前普遍采用的如以高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)等為基材的導(dǎo)熱高分子材料，由于其力學(xué)性能差、耐高溫性能差等原因，也限制其在某些特定領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前，已有多個(gè)專(zhuān)利涉及聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備，如專(zhuān)利號(hào)分別為CN201410775265.9、CN200810031468.1、CN201510081558.1、CN201510897014.2的專(zhuān)利申請(qǐng)都涉及一種聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的生產(chǎn)方法，但以上方法生產(chǎn)的泡沫材料均不具備導(dǎo)熱性能。

隨著航空航天、鐵路機(jī)車(chē)、艦艇、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，制備具有高力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能良好的高分子材料勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有高力學(xué)性能和良好導(dǎo)熱性能的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備方法。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備方法，包括以下步驟：

(1)配料：將(甲基)丙烯酸類(lèi)單體、(甲基)丙烯腈類(lèi)單體、發(fā)泡劑以及引發(fā)劑攪拌混合均勻形成混合液體，將導(dǎo)熱填料均勻地分散到所述混合液體中得到懸浮混合液，按(甲基)丙烯酸類(lèi)單體及(甲基)丙烯腈類(lèi)單體的單體總質(zhì)量100％計(jì)，其中所述(甲基)丙烯酸類(lèi)單體的用量占單體重量的40％～60％，所述(甲基)丙烯腈類(lèi)單體的用量占單體總量的40％～60％，所述引發(fā)劑為單體總量的0.01～0.5％，所述發(fā)泡劑為單體總量的5％～30％，所述導(dǎo)熱填料為單體總量的1％～20％；

(2)聚合：將步驟(1)得到的懸浮混合液分裝于模具內(nèi)，而后將模具置于水槽中進(jìn)行本體聚合反應(yīng)，控制聚合溫度在25℃～60℃之間，60～192小時(shí)后拆模得到導(dǎo)熱(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈共聚物板材；

(3)預(yù)處理：將步驟(2)得到的導(dǎo)熱(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈共聚物板材放入預(yù)熱烤箱中由60℃階段升溫至120℃累積烘烤24～48小時(shí)；

(4)將步驟(3)得到的導(dǎo)熱(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈共聚物板材放置于發(fā)泡爐中發(fā)泡3～6小時(shí)，發(fā)泡溫度為180℃～240℃，發(fā)泡完成后取出冷卻至室溫，得到該導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料。

步驟(1)中，所述導(dǎo)熱填料為石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯、氮化鋁、氮化硅、氮化硼、碳化硅、碳化硼、鋁粉、銀粉中的一種、兩種或者多種的混合物。

步驟(1)中，所述發(fā)泡劑為甲酰胺、乙酰胺、丙三醇、乙二醇、2-丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、戊烷、己烷、異己烷、辛烷、異辛烷中的一種或任意幾種混合的混合物。

步驟(1)中，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、偶氮二叔丁腈、偶氮二氫化物、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二乙酰、過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化二辛酰、過(guò)氧化氫叔丁基、過(guò)氧化二異丙苯中的一種或任意幾種混合的混合物。

采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明一種導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備方法，在配料階段將導(dǎo)熱填料均勻的分散到(甲基)丙烯酸類(lèi)單體、(甲基)丙烯腈類(lèi)單體、發(fā)泡劑以及引發(fā)劑攪拌混合均勻形成的混合液體中，依次經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)、預(yù)處理及發(fā)泡步驟，制備得到導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料。制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料不僅具有良好的導(dǎo)熱性能，還具有優(yōu)良的力學(xué)性能，可被廣泛應(yīng)用于換熱器、導(dǎo)熱管以及冷卻器等結(jié)構(gòu)性器件中。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的制備

實(shí)施例1～12：

(1)配料：由60份甲基丙烯酸、40份甲基丙烯腈、0.5份引發(fā)劑、10份發(fā)泡劑在氮?dú)夥障聰嚢?，得到均勻的混合液體，將該混合液體轉(zhuǎn)移至帶有超聲分散儀的超聲反應(yīng)罐中，加入20份導(dǎo)熱填料，超聲1小時(shí)，使得導(dǎo)熱填料均勻地分散到混合液體中得到懸浮混合液，所用到的導(dǎo)熱填料如表1所示，分別標(biāo)記為實(shí)施例1～12；

(2)聚合：將含導(dǎo)熱填料的懸浮混合液分裝于模具中，而后將模具置于水槽中進(jìn)行本體聚合反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在25～60℃之間，反應(yīng)168小時(shí)，拆模得到導(dǎo)熱(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈共聚物板材；

(3)預(yù)處理：將導(dǎo)熱(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈共聚物板材放入預(yù)熱烤箱中，60℃烘烤6h、80℃烘烤12h、最后于120℃烘烤12h，得到進(jìn)一步聚合的聚合板；

(4)發(fā)泡：將步驟(3)得到的聚合板置于發(fā)泡爐中，在220℃溫度下發(fā)泡4h，得到該導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料。

進(jìn)一步，步驟(1)中，發(fā)泡劑可選用甲酰胺、乙酰胺、丙三醇、乙二醇、2-丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、戊烷、己烷、異己烷、辛烷、異辛烷中的一種或任意幾種混合的混合物，為了保證實(shí)施例1～12得到的該導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的數(shù)據(jù)的平行性，發(fā)泡劑均采用甲酰胺。

步驟(1)中，引發(fā)劑可選用偶氮二異丁腈、偶氮二叔丁腈、偶氮二氫化物、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二乙酰、過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化二辛酰、過(guò)氧化氫叔丁基、過(guò)氧化二異丙苯中的一種或任意幾種混合的混合物，為了保證實(shí)施例1～12得到的該導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的數(shù)據(jù)的平行性，引發(fā)劑均采用偶氮二異丁腈。

表1實(shí)施例1～12所用的導(dǎo)熱填料及其用量

對(duì)比例：

(1)配料：由60份甲基丙烯酸、40份甲基丙烯腈、0.5份引發(fā)劑偶氮二異丁腈、10份發(fā)泡劑甲酰胺在氮?dú)夥障聰嚢瑁玫骄鶆虻幕旌弦后w；

(2)聚合：將混合液體分裝于模具中，而后將模具置于水槽中進(jìn)行本體聚合反應(yīng)，控制反應(yīng)溫度在25～60℃之間，反應(yīng)168小時(shí)，拆模得到(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈共聚物板材；

(3)預(yù)處理：將(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈共聚物板材放入預(yù)熱烤箱中，60℃烘烤6h、80℃烘烤12h、最后于120℃烘烤12h，得到進(jìn)一步聚合的聚合板；

(4)發(fā)泡：將步驟(3)得到的聚合板置于發(fā)泡爐中，在220℃溫度下發(fā)泡4h，得到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料。

二、導(dǎo)熱性能測(cè)試：

將實(shí)施例1～12制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料以及對(duì)比例制備得到的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料分別進(jìn)行導(dǎo)熱性能測(cè)試，結(jié)果如表2所示，結(jié)果表明：實(shí)施例1～12制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)勝于對(duì)比例制備得到的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，即在制備過(guò)程中添加了導(dǎo)熱填料制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的導(dǎo)熱性能良好，其中，導(dǎo)熱填料為鋁粉、銀粉、或者石墨及鋁粉的混合物時(shí)，制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的導(dǎo)熱性能尤為良好。

表2聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料導(dǎo)熱性評(píng)價(jià)

(測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ASTM C177-10)

三、力學(xué)性能測(cè)試：

將實(shí)施例1～12制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料以及對(duì)比例制備得到的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料分別進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果如表3所示，結(jié)果表明：與對(duì)比例制備得到的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的力學(xué)性能相比，實(shí)施例1～12制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的力學(xué)性能稍有不及，但差別不大，即制備得到的導(dǎo)熱聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的力學(xué)性能較為良好。

表3聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料力學(xué)性能評(píng)價(jià)

上述實(shí)施例并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專(zhuān)利范疇。