[發明專利]直接聚合法制備聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的方法及應用

無效

• 申請號: 201210153226.6
• 申請日: 2012-05-17
• 公開（公告）號: CN102675795A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 魯平才;阮詩平;焦自保
• 申請（專利權）人: 鎮江育達復合材料有限公司
• 主分類號: C08L33/02
• 分類號: C08L33/02;C08L33/20;C08F220/46;C08F220/06;C08F220/56;C08K13/02;C08K3/36;C08J9/10;C08J9/14;B29C71/02;B32B27/06;B32B27/18;B32B27/30
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明涉及一種聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，具體地說是一種直接聚合法制備聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的方法及應用。

背景技術

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。PMI泡沫塑料的分子主鏈中主要含有六元酰亞胺環狀基團，由于在甲基處的單體單元的環結構，主鏈具有很強的剛性，使得PMI泡沫塑料具有優異的耐熱性能，熱變形溫度高達180-250℃,是目前耐熱性最好的剛性結構泡沫塑料之一。

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℃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。

與蜂窩相比，PMI泡沫可以支撐預浸料，表面不會產生局部不平整。因而減少了預浸料的層數和面層的厚度，確保層合板的質量，提高了屈服強度和表面平整度。另外，由于PMI?泡沫屬于閉孔結構泡沫，作為樹脂基復合材料的夾芯材料，十分適用樹脂傳遞模塑（RTM）或真空輔助?RTM?成型（VARTM）等樹脂注射工藝來制備夾層結構復合材料。

現有的PMI泡沫制備一般包括聚合板的制備和發泡工藝兩個過程，其中聚合板的制備又分為預聚液的制備和二次聚合兩步，由于丙烯腈的沸點低（77℃），在高溫下不穩定，在有引發劑條件下聚合很快不易控制，容易產生爆聚。所以一般情況下是加入少的引發劑和阻聚劑，先把原料在反應釜中在低溫條件下反應到一定粘度。再灌注到模具中進行二次聚合，因為通過預聚的步驟，二次聚合中反應速度得到控制，聚合熱不會使物料溫度快速上升，能有效控制爆聚的發生。但是這種預聚體采用兩步進行的方法，操作過程繁瑣、反應條件苛刻、耗能高、設備投入大、工藝成本高且制備出的泡沫密度不均勻，同一塊泡沫板底部和上部的密度差大于10kg/m³。

發明內容

???????為了改善現有的預聚共聚法的反應條件苛刻、可操控性差及易暴聚等特點，本發明的目的是提供一種直接聚合法制備聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的方法及應用，該方法采用一步直接聚合法制備共聚單體，同時，通過不同增稠劑的加入改善直接聚合法中出現的聚合分層及發泡后密度不均的問題，增加體系的粘度，使各組分在預聚過程中保持均一室溫體系，不會發生離析和分層現象。該方法操作簡便、工藝成本低、泡沫均勻性好。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種直接聚合法制備聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的方法，其特征在于：該方法以甲基丙烯酸、丙烯腈和第三單體為基體，通過加入氣相白炭黑或其他增稠劑，同時加入引發劑、發泡劑、交聯劑、密度控制劑以及成核劑一步法直接共聚得到甲基丙烯酸/丙烯腈的共聚板，再經過高溫發泡和熱處理制得密度均勻性能優異的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫，具體步驟如下：

（1）聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料的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

成核劑??????????????????????0.3-18

???????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、成核劑，混合均勻得到均勻溶液；

（2）將得到的溶液注入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，形成甲基丙烯酸/丙烯腈共聚板；

（3）將共聚板放置在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℃-200℃條件下熱處理1-5小時，得到聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料。