本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其是一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的進步和工業(yè)需求的不斷提升，高性能泡沫材料在航空航天、汽車、電子和建筑等領(lǐng)域的應用需求日益增長。然而，傳統(tǒng)泡沫材料在強度和韌性方面存在較大局限，通常難以承受復雜多變的外力作用，尤其在高溫或高沖擊環(huán)境下更易出現(xiàn)損壞。傳統(tǒng)泡沫材料的這些局限性導致其在許多苛刻條件下的應用受到制約。

2、在航空航天領(lǐng)域，飛行器在高速飛行、起降以及遭遇氣流顛簸過程中，其結(jié)構(gòu)部件需要承受巨大的動態(tài)載荷。pmi（聚甲基丙烯酰亞胺）泡沫因其優(yōu)異的輕質(zhì)和隔熱性能，逐漸被應用于飛行器的夾層結(jié)構(gòu)、隔熱層及隔音材料。然而，傳統(tǒng)的pmi泡沫材料在韌性和強度上仍存在不足，難以應對飛行器運行中的各種劇烈載荷。例如，在高速飛行和強烈氣流作用下，飛行器的結(jié)構(gòu)部件需要承受沖擊、拉伸和壓縮等復合力，而pmi泡沫作為支撐結(jié)構(gòu)材料之一，必須提供可靠的支撐與緩沖，以保證飛行器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和飛行安全。因此，提高pmi泡沫的韌性和強度，增強其在復雜外力作用下的承受能力，已成為提升航空航天材料性能的關(guān)鍵方向。

3、此外，在汽車工業(yè)中，高溫環(huán)境下的材料穩(wěn)定性至關(guān)重要。傳統(tǒng)泡沫材料在高溫環(huán)境中容易出現(xiàn)軟化、分解甚至燃燒現(xiàn)象，導致性能下降或材料失效，無法滿足如發(fā)動機艙內(nèi)高溫部位的應用需求。汽車發(fā)動機艙的溫度可高達100-150℃，要求材料在高溫下依然能夠保持優(yōu)異的隔熱、隔音及結(jié)構(gòu)支撐性能。傳統(tǒng)的pmi泡沫材料在高溫下易發(fā)生降解，無法適應高溫環(huán)境的苛刻要求。相較之下，高韌高強耐高溫的pmi泡沫材料在高溫條件下表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性，不易軟化或分解，能夠在發(fā)動機艙等高溫部位保持穩(wěn)定，提升了車輛的整體可靠性和耐久性。

4、綜上所述，研發(fā)一種具有高韌性、高強度、耐高溫特性的pmi泡沫材料，成為提升該材料在航空航天和汽車領(lǐng)域應用性能的重要方向。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中的技術(shù)問題，本發(fā)明通過改性劑、特定的交聯(lián)和發(fā)泡條件，增強了pmi泡沫材料的強度和韌性，使其在面對多變的外力和高溫環(huán)境時，依然能夠保持結(jié)構(gòu)的完整性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，為上述領(lǐng)域的應用提供了一種更為可靠和安全的材料選擇。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于，包括以下步驟：

4、按照質(zhì)量份數(shù)，將甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、引發(fā)劑、耐高溫改性劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、成核劑加入反應釜中，其中各組分的質(zhì)量比為：

5、甲基丙烯酸：40-70份；

6、甲基丙烯腈：30-50份；

7、引發(fā)劑：1-5份；

8、耐高溫改性劑：0.1-0.5份；

9、發(fā)泡劑：1-10份；

10、交聯(lián)劑：1-5份；

11、成核劑：1-5份；

12、將混合物通過機械攪拌混合均勻，得到物料混合液；

13、將所得物料混合液注入模具中，進行水浴聚合反應；反應結(jié)束后進行加熱發(fā)泡，得到高韌高強耐高溫的pmi泡沫材料。

14、進一步，所述水浴聚合反應溫度為25-120℃，時間為100-350分鐘。

15、進一步，所述加熱發(fā)泡溫度為140-250℃，發(fā)泡0.5-10小時。

16、進一步，所述物料混合液注入模具時模具內(nèi)部充填率為40%-80%。

17、進一步，所述引發(fā)劑選自過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基、偶氮二異丁腈中的至少一種。

18、進一步，所述發(fā)泡劑選自氮氣、二氧化碳、正戊烷、異戊烷中的至少一種。

19、進一步，所述交聯(lián)劑選自二乙烯基苯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、雙酚a二縮水甘油醚、間苯二甲基丙烯酸二烯基酯中的至少一種。

20、進一步，所述成核劑選自二氧化硅納米粒子、氧化鋁納米粒子、氮化硼納米粒子、二氧化鈦納米粒子中的至少一種。

21、進一步，所述耐高溫改性劑為含苯并環(huán)丁烯基二苯乙烯，其制備方法為：

22、將200-300份甲苯中，緩慢地加入13-26份4-乙烯基苯并環(huán)丁烯（cas：99717-87-0），0.05-0.7份雙-(2-甲基烯丙基)環(huán)辛-1,5-二烯釕（cas：12289-94-0），25-50份4,4′-二巰基二苯乙烯（cas：614756-39-7），2-6份乙醇鈉，65-75℃下混合攪拌40-100min，蒸餾除去甲苯，得到耐高溫改性劑。

23、耐高溫改性劑反應機理：

24、所述4-乙烯基苯并環(huán)丁烯與4,4′-二巰基二苯乙烯的一個巰基發(fā)生巰基-乙烯基加成反應；雙-(2-甲基烯丙基)環(huán)辛-1,5-二烯釕與4,4′-二巰基二苯乙烯的一個巰基發(fā)生巰基-乙烯基加成反應；得到含苯并環(huán)丁烯，環(huán)辛-1,5-二烯釕的二苯乙烯，可以參與甲基丙烯酸、甲基丙烯腈聚合反應，提高pmi泡沫的耐高溫性能。

25、耐高溫改性劑有益效果：

26、苯并環(huán)丁烯和環(huán)辛-1,5-二烯釕作為特定的功能基團，其引入到pmi泡沫中可能通過以下方式改變材料的分子結(jié)構(gòu)，從而增強材料的熱穩(wěn)定性：苯并環(huán)丁烯和環(huán)辛-1,5-二烯釕的引入可能增加了分子間的π-π相互作用，這些相互作用力有助于穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu)，減少在高溫下分子鏈的運動和重排，從而提高材料的熱穩(wěn)定性。

27、苯并環(huán)丁烯和環(huán)辛-1,5-二烯釕的引入提高了pmi泡沫的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，使得材料在更高溫度下仍能保持固態(tài)結(jié)構(gòu)，不易發(fā)生形變或流動。苯并環(huán)丁烯和環(huán)辛-1,5-二烯釕可能通過提高分子鏈的剛性和穩(wěn)定性，降低了材料在高溫下的熱分解速率。這意味著pmi泡沫在高溫環(huán)境下能夠更長時間地保持其結(jié)構(gòu)和性能。

28、技術(shù)效果：

29、1.?高溫穩(wěn)定性：本發(fā)明制備的pmi泡沫材料在高溫條件下仍具有良好的機械強度和韌性，適用于長期高溫環(huán)境。

30、2.?優(yōu)異的強度和韌性：材料表現(xiàn)出較高的抗拉強度和韌性，能承受復雜多變的外力作用，適合航空航天等高強度要求的應用場景。

31、3.?低密度：泡沫材料的密度低，有助于減輕結(jié)構(gòu)重量，適合輕質(zhì)高強度結(jié)構(gòu)需求。

32、4.?成型性好：材料具有良好的成型性能，易于加工成復雜形狀，滿足多種結(jié)構(gòu)設計需求。

技術(shù)特征：

1.一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述水浴聚合反應溫度為25-120℃，時間為100-350分鐘。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述加熱發(fā)泡溫度為140-250℃，發(fā)泡0.5-10小時。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述物料混合液注入模具時模具內(nèi)部充填率為40%-80%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述引發(fā)劑選自過氧化苯甲酰、過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基、偶氮二異丁腈中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述發(fā)泡劑選自氮氣、二氧化碳、正戊烷、異戊烷中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述交聯(lián)劑選自二乙烯基苯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、雙酚a二縮水甘油醚、間苯二甲基丙烯酸二烯基酯中的至少一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述成核劑選自二氧化硅納米粒子、氧化鋁納米粒子、氮化硼納米粒子、二氧化鈦納米粒子中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高韌高強耐高溫的pmi泡沫，其特征在于：所述耐高溫改性劑為含苯并環(huán)丁烯基二苯乙烯，其制備方法為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高韌高強耐高溫的PMI泡沫，涉及高分子材料領(lǐng)域。該PMI泡沫由甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、引發(fā)劑、改性劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、成核劑按特定比例混合，經(jīng)機械攪拌，水浴聚合和加熱發(fā)泡制得。通過控制聚合反應溫度及時間，并在特定發(fā)泡條件下完成，得到的PMI泡沫材料表現(xiàn)出優(yōu)異的韌性、強度及耐高溫性能，適用于輕質(zhì)高強度的結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：李克迪,阮國成,許可欣,徐時彧
受保護的技術(shù)使用者：浙江中科恒泰新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2