一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，以甲基丙烯酸、丙烯腈和第三單體，加入納米級的SiO2、引發劑、增稠劑、發泡劑、交聯劑、密度控制劑等先共聚得到可發泡的聚合板，再經過高溫發泡和熱處理制得聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料。通過引入納米級的SiO2，利用納米粒子相對于泡孔壁的小尺寸及其增強的表面活性易生成良好的界面，同時使單位體積的泡孔中擁有更多的納米級的SiO2粒子而起到成核劑的作用，使泡孔的密度增大，泡孔減小，從而提高泡沫的拉伸、壓縮、抗沖擊強度等相關力學性能。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】作夾芯材料。
【專利說明】一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沬的制備方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法。
【背景技術】
[0003]聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫塑料是一種泡孔為100%閉孔結構，質輕的硬質泡沫塑料，其均勻交聯的孔壁結以及孔壁上理想的物料分布使其具有突出的結構穩定性和優異的力學性能，熱變形溫度高達180-250°C，是目前耐熱性最好的剛性結構泡沫塑料。[0004]目前，國內外對應用納米技術改性聚合物開展了廣泛的研究，已取得不少技術突破，并且成功地制備了各種聚合物/納米粒子復合材料，如聚合物/納米CaCO3、聚合物/納米SiO2、聚合物/納米TiO2及聚合物/納米粘土等納米復合材料。與原有的聚合物相比，其性能都有了較大的提高，而且加工性能也有了一定的改善。雖然國內用納米粒子增強泡沫塑料的研究較少，但是由于納米粒子相對于泡孔壁的小尺寸及其強的表面活性易于生成良好的界面，單位體積內具有更多的粒子數量而起到成核劑的作用，使泡孔密度更大、泡孔更小,這對于泡沫塑料的增強有很大的潛力。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，該方法通過引入納米級的SiO2，利用納米粒子相對于泡孔壁的小尺寸及其增強的表面活性易生成良好的界面，同時使單位體積的泡孔中擁有更多的納米級的SiO2粒子而起到成核劑的作用，使泡孔的密度增大，泡孔減小，從而提高泡沫的拉伸、壓縮、抗沖擊強度等相關力學性能。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】作夾芯材料。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:該方法以甲基丙烯酸、丙烯腈和第三單體，加入納米級的SiO2、引發劑、增稠劑、發泡劑、交聯齊?、密度控制劑等先共聚得到可發泡的聚合板，再經過高溫發泡和熱處理制得聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料；具體制備步驟如下:
(I)配方按如下重量份配置:
甲基丙烯酸40-60
丙烯腈40-60
第三單體5-20
增稠劑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
納米級 SiO20.3-18
按照上述配方將甲基丙烯酸、丙烯腈、第三単體、增稠劑混合，加入引發劑、發泡劑、交聯劑、密度控制劑、納米級SiO2，混合均勻得到均勻溶液；
(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°C-70°C水浴溫度條件下聚合反應10-70小時，得到可發泡的聚合板；
(3)將共聚板放置在80°C_180°C條件下預熱2-10小時，再經180°C _230°C條件下發泡10min-200min,得到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫；
(4)將制得的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫在100°C-200°C條件下保持1-5小吋，并自然冷卻至室溫，得到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料。
[0007]本發明所述增稠劑為有機膨潤土、硅藻土、甲基纖維素、明膠中ー種或幾種；所述納米級SiO2的粒徑< 30nm，比表面積為50_250m2/g ;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，如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯中的ー種或幾種；所述發泡劑為N，N-二甲基服，異丙醇或異丁醇中的ー種或幾種；所述交聯劑為丙烯酸烯丙酷、甲基丙烯酸烯丙酷、氧化鎂或二甲基丙烯酸乙二醇酷；所述成核劑為甲基丙烯酸叔丁酷、N-甲基甲酰 胺或甲基丙烯酸異丁酷。
[0008]本發明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得到廣泛應用。
[0009]本發明得到的泡沫材料拉伸、壓縮、抗沖擊強度等相關力學性能好。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】作夾芯材料。
【具體實施方式】
[0010]實施例1
一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，配方如下:
甲基丙烯酸150
丙烯腈50
甲基丙烯酰胺8_
納米級SiO25
過氧化辛酸叔丁酯 0.3
偶氮二異丁腈0.05
異丙醇10
甲基丙烯酸烯丙酯 5_
馬來酰亞胺_|2.2
上述聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料制備方法步驟如下:
(I)將甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯酰胺、納米級SiO2，加入過氧化辛酸叔丁酯、偶氮二異丁腈、異丙醇、甲基丙烯酸烯丙酷、馬來酰亞胺、甲基丙烯酸叔丁酯按照如上配方混合均勻。
[0011](2)將步驟(1)所得溶液注入由橡膠條密封好的兩塊平行玻璃內，在45°C水浴溫度條件下聚合反應50小時形成甲基丙烯酸/丙烯腈共聚板。[0012](3)將共聚板放置100-150°C條件下預熱5小時，再經200°C條件下發泡50min，得
到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫。
[0013](4)將制得的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫在170°C條件下保持2小時，并自然冷卻至室溫，得到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料。
[0014]本實施例制得的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料，密度80Kg/m3、壓縮強度1.8Mpa、拉伸強度2.1Mpa、彎曲彈性模量lOOMpa。
[0015]實施例2
一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，配方如下:
【權利要求】
1.一種納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:該方法以甲基丙烯酸、丙烯腈和第三單體，加入納米級的SiO2、引發劑、增稠劑、發泡齊?、交聯齊?、密度控制劑等先共聚得到可發泡的聚合板，再經過高溫發泡和熱處理制得聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料；具體制備步驟如下: (1)配方按如下重量份配置: 甲基丙烯酸40-60 丙烯腈40-60 第三單體5-20 增稠劑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 納米級 SiO20.3-18 按照上述配方將甲基丙烯酸、丙烯腈、第三單體、增稠劑混合，加入引發劑、發泡劑、交聯劑、密度控制劑、納米級Si O2，混合均勻得到均勻溶液； (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°C-70°C水浴溫度條件下聚合反應10-70小時，得到可發泡的聚合板； (3)將共聚板放置在80°C_180°C條件下預熱2-10小時，再經180°C _230°C條件下發泡10min-200min,得到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫； (4)將制得的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫在100°C_200°C條件下保持1-5小時，并自然冷卻至室溫，得到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料。
2.根據權利要求1所述的納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:增稠劑為有機膨潤土、硅藻土、甲基纖維素、明膠中一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:納米級SiO2的粒徑< 30nm,比表面積為50_250m2/g。
4.根據權利要求1所述的納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:第三單體為含有雙鍵的丙烯酰胺類或丙烯酸烷基酯類。
5.根據權利要求4所述的納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:第三單體是丙烯酰胺、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。
6.根據權利要求1所述的納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:發泡劑為N，N- 二甲基脲，異丙醇或異丁醇中的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:交聯劑為丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、氧化鎂或二甲基丙烯酸乙二醇酯。
8.根據權利要求1所述的納米級二氧化硅改性聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于:得到的泡沫材料應用于航天航空、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。
【文檔編號】C08J9/10GK103524661SQ201310501865
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】魯平才, 魏濤, 趙釬 申請人:江蘇兆鋆新材料科技有限公司