專利名稱：玻璃微珠增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發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聚甲基丙烯 酰亞胺泡沫材料制備方法及應用
背景技術：
聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫是一種交聯型硬質結構型泡沫材料，具有100%的 閉孔結構，其均勻交聯的孔壁結構可賦予其突出的結構穩定性和優異的力學性能。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下發泡并交聯制作聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的技術，接著日本的積水化 學公司于1967年使用輻射交聯方法制作聚甲基丙烯酰亞胺泡沫。PMI泡沫經過30多年發 展為一系列的產品。目前市場上的PMI泡沫產品主要是德國贏創德固賽公司(前身為羅姆 公司)生產的ROHACELL 。雖然國內已經開始了該領域的研究工作，研究尚在實驗階段， 還未見有關PMI泡沫材料產品的報道。PMI泡沫相對于夾層結構中常用的芯材，在結構方 面、工藝方面和長期使用過程中具有顯而易見的優勢。隨著復合材料蜂窩夾層結構在使用 過程中出現的一系列問題，國內外航天航空界研究人員將目光轉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度和剛度、 更優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定性，其突出的耐熱 性能和高溫下優異的抗蠕變性能使其能承受碳纖維/環氧、碳纖維/雙馬等樹脂復合材料 的高溫固化工藝條件，可實現泡沫夾芯與預浸料的一次共固化，廣泛應用于復合材料泡沫 夾層結構件的制造(DE-C2726260, DE-C2822885，DE-A3304882, US Pat. 4316934)。傳統泡沫塑料改性的基本思路是不改變聚合物的結構，在整個發泡體系中加入適 當助劑，從而使泡沫塑料的性能得到改善。方法主要有纖維增強、無機粒子增強、納米材料 增強、共混或共聚改性，以及采用新型的微孔發泡工藝等。由傳統方法得到的聚甲基丙烯酰 亞胺(PMI)泡沫材料綜合性能差，已不能滿足市場需求。
發明內容
為提升聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫的性能，本發明的目的是提供一種玻璃微珠 增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法及應用，得到的泡沫材料能有效提高PMI泡沫的 壓縮強度和壓縮彈性模量、拉伸強度和拉伸彈性模量、彎曲強度和彎曲彈性模量及耐熱性， 同時還能提高硬質泡沫塑料的尺寸穩定性。制備的泡沫可應用于航天航空、高速列車、風 電、船舶、醫療等高新技術領域的夾芯材料。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的—種玻璃微珠增強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材料，加入引發 劑、發泡劑、交聯劑、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，再經過高溫發泡和熱處理制得，具體包括以下步驟
權利要求
一種玻璃微珠增強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材料，加入引發劑、發泡劑、交聯劑、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，再經過高溫發泡和熱處理制得，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引發劑0.05 0.6發泡劑1 16交聯劑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，加入引發劑、發泡劑、交聯劑、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，在30℃ 90℃水浴溫度條件下聚合反應10 70小時，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℃條件下預熱2 10小時，再經180℃ 230℃條件下發泡10min 200min，得到玻璃微珠增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫；(4)將制得的玻璃微珠增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫在100℃ 200℃條件下熱處理1 5小時，得到玻璃微珠增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料。
2.根據權利要求1所述的玻璃微珠增強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，玻璃微珠表面經過 硅烷偶聯劑處理。
3.根據權利要求2所述的玻璃微珠增強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.根據權利要求1所述的玻璃微珠增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于所述引發劑為過氧化辛酸叔丁酯或過苯甲酸叔丁酯。
5.根據權利要求1所述的玻璃微珠增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法，其特征 在于所述發泡劑為N，N- 二甲基脲或異丁醇。
6.根據權利要求1所述的玻璃微珠增強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.根據權利要求1所述的玻璃微珠增強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.根據權利要求1所述的玻璃微珠增強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。
9.一種權利要求1所述的玻璃微珠增強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、風電、船舶、醫療器材設備的復合材料泡沫夾層結構件中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種空心玻璃微珠增強聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法及應用，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材料，加入引發劑、發泡劑、交聯劑、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，再經過高溫發泡和熱處理制得。本發明通過空心玻璃微珠的增強，提高了聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的壓縮強度和壓縮彈性模量、拉伸強度和拉伸彈性模量、彎曲強度和彎曲彈性模量及耐熱性，同時還能提高硬質泡沫塑料的尺寸穩定性。制備的泡沫可應用于航天航空、高速列車、風電、船舶、醫療等高新技術領域的夾芯材料。
文檔編號C08F220/50GK101974191SQ20101051591
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月21日 優先權日2010年10月21日
發明者魯平才 申請人:江蘇兆鋆新材料科技有限公司