聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的一種制備方法
【專利摘要】聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的一種制備方法，涉及化學合成【技術領域】，本發明通過向聚合體系中加入緩聚劑、阻聚劑及穩定劑等合適的添加劑，并使用不同引發效率的引發劑能夠有效地控制其聚合反應速度，而由于丙烯腈的反應速度較大，所以緩聚劑、阻聚劑及穩定劑的加入對丙烯腈的影響就更大，由此能夠有效的控制了聚合反應速度進而控制了其產生的反應熱，從而能夠得到厚度大于100mm的PMI泡沫。再通過發泡，可得到性能優異、結構穩定的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫。
【專利說明】聚甲基丙烯酰亞胺泡沬的一種制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學合成【技術領域】，特別是聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的生產工藝。
【背景技術】
[0002]聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫是一種輕質、具有100%閉孔結構的硬質泡沫，而泡沫閉孔率越高，其力學強度和模量也越高，因此，PMI泡沫其他硬質泡沫具有突出的結構穩定性和無法比擬的強度和模量、抗蠕變性、耐高溫及耐環境性能。耐溫性可達到240°C，是目前耐高溫性能最好的剛性結構泡沫。PMI泡沫塑料最早由德國羅姆公司于1972年開發研制出來，經過30多年的發展，已經開發出一系列具有不同規格型號的產品，以商品名R0HACELL出售。R0HACELL的PMI泡沫憑借其優異的性能被廣泛的應用在電子，運載火箭，航空，鐵路機車，船舶以及天線，雷達天線罩，體育器材、醫療器械等領域。例如R0HACELLWF(耐熱變型)被用作飛機和航天飛機中夾芯結構的芯層材料，可一次固化成型。結構件采用的固化方法有:壓力罐，真空袋，RTM, VARTM，模壓或其他工藝。ROHACELL WF是波音運載火箭Delta II，Il和IV中所有的有效載荷組合器，級間倉，中間體，防熱罩和鼻錐等整流罩選用的夾芯材料。目前國內還沒有商品化的PMI泡沫，但是對PMI泡沫塑料的需求越來越大，ROHACELL泡沫長期在國內的泡沫市場尤其是軍用領域中處于壟斷地位，特殊領域所的PMI泡沫基本依賴從ROHACELL進口，且采購周期長，難以進行有效的控制，更為重要的是，當國際形勢變化時容易受制于人，難以保障武器裝備等先進產品制造的材料供應鏈。因此，PMI泡沫國產化還具有重要的戰略意義。
[0003]目前國內也有部 分高校、科研院所及有關企業進行PMI泡沫的研究工作，主要路線如下:
一、以甲基丙烯腈和甲基丙烯酸為主要單體的生產路線
目前國內厚度達到IOOmm以上的聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫都是采用甲基丙烯酸與甲基丙烯腈作為主要單體制備而得，且性能無法與ROHACELL相當。具體步驟如下:
1.共聚板的制備
以甲基丙烯酸與丙烯腈作為主要單體，通過引發劑在一定的溫度下產生自由基，并加入必要的添加劑，攪拌均勻后注入用密封膠條夾在兩塊平行玻璃板之間形成的模腔內。放入40~60°C的水浴中反應72~100h，直至聚合成透明略帶點黃的MAN / MAA共聚板，接著將制得的MAN / MAA共聚板在80~120°C的烘箱中繼續聚合10~12h，最終得到可發泡的MAN / MAA共聚板。
[0004]聚合反應如下:
【權利要求】
1.聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的一種制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)制備AN/ MAA共聚板:將單體、引發劑、發泡劑、交聯劑、阻聚劑、緩聚劑和成核劑混合均勻后注入用密封膠條和兩塊平行玻璃板形成的模腔的模具內，然后將模具浸入42°C的水浴中進行聚合反應，待聚合反應結束后將水浴溫度降低至34°C放置進行固化，待固化結束后再將水浴溫度溫至70°C并保持28h后取出，再將置于在90°C的烘箱中繼續保溫聚合8h，取得AN / MAA共聚板； 所述單體由甲基丙烯酸、丙烯腈和甲基丙烯腈組成； 所述引發劑由偶氮二異丁腈和偶氮二異庚腈組成； 所述發泡劑由正丁醇、異戊醇和甲酰胺組成； 所述交聯劑由甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸鎂和甲基丙烯酰胺組成； 所述阻聚劑為對苯二酚； 所述緩聚劑為α-甲基苯乙烯； 所述成核劑為氣相二氧化娃和尿素； 2)發泡/MAA共聚板置于130°C的發泡烘箱中預熱至整個共聚板氣泡核形成并膨脹后，再將發泡烘箱的溫度升至200°C，待膨脹完全并固化成型后取出。
2.根據權利要求1所述方法，其特征在于所述密封膠條的厚度為20~40mm。
3.根據權利要求1或2所述方法，其特征在于所述甲基丙烯酸、丙烯腈、甲基丙烯腈、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、正丁醇、異戊醇、甲酰胺、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸鎂、甲基丙烯酰胺、對苯二酚、α-甲基苯乙烯、氣相二氧化硅和尿素的混合質量比為45: 55:6: 0.1: 0.2: 2.5: I: 1.5: I: 0.8: 1.5: 0.5: 2.5: 1:2。
4.根據權利要求3所述方法，其特征在于混合時還加入表面活性劑，所述表面活性劑與甲基丙烯酸的混合質量比為1.2: 45。
5.根據權利要求4所述方法，其特征在于所述表面活性劑為聚山梨酯-80。
【文檔編號】C08L33/20GK103627021SQ201310672625
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】蔡啟明, 高平 申請人:揚州恒聚新材料有限責任公司