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(xué)合成【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明通過向聚合體系中加入緩聚劑、阻聚劑及穩(wěn)定劑等合適的添加劑，并使用不同引發(fā)效率的引發(fā)劑能夠有效地控制其聚合反應(yīng)速度，而由于丙烯腈的反應(yīng)速度較大，所以緩聚劑、阻聚劑及穩(wěn)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(yīng)速度進而控制了其產(chǎn)生的反應(yīng)熱，從而能夠得到厚度大于100mm的PMI泡沫。再通過發(fā)泡，可得到性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)合成【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫是一種輕質(zhì)、具有100%閉孔結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)泡沫，而泡沫閉孔率越高，其力學(xué)強度和模量也越高，因此，PMI泡沫其他硬質(zhì)泡沫具有突出的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和無法比擬的強度和模量、抗蠕變性、耐高溫及耐環(huán)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(jié)構(gòu)泡沫。PMI泡沫塑料最早由德國羅姆公司于1972年開發(fā)研制出來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)出一系列具有不同規(guī)格型號的產(chǎn)品，以商品名R0HACELL出售。R0HACELL的PMI泡沫憑借其優(yōu)異的性能被廣泛的應(yīng)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(yī)療器械等領(lǐng)域。例如R0HACELLWF(耐熱變型)被用作飛機和航天飛機中夾芯結(jié)構(gòu)的芯層材料，可一次固化成型。結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)的泡沫市場尤其是軍用領(lǐng)域中處于壟斷地位，特殊領(lǐng)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(dāng)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(chǎn)品制造的材料供應(yīng)鏈。因此，PMI泡沫國產(chǎn)化還具有重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]目前國內(nèi)也有部 分高校、科研院所及有關(guān)企業(yè)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(chǎn)路線
目前國內(nèi)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(dāng)。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(fā)劑在一定的溫度下產(chǎn)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(nèi)。放入40~60°C的水浴中反應(yīng)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(xù)聚合10~12h，最終得到可發(fā)泡的MAN / MAA共聚板。
[0004]聚合反應(yīng)如下:
【權(quán)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(fā)劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)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(nèi)，然后將模具浸入42°C的水浴中進行聚合反應(yīng)，待聚合反應(yīng)結(jié)束后將水浴溫度降低至34°C放置進行固化，待固化結(jié)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(xù)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(fā)劑由偶氮二異丁腈和偶氮二異庚腈組成； 所述發(fā)泡劑由正丁醇、異戊醇和甲酰胺組成； 所述交聯(lián)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(fā)泡/MAA共聚板置于130°C的發(fā)泡烘箱中預(yù)熱至整個共聚板氣泡核形成并膨脹后，再將發(fā)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(zhì)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(jù)權(quán)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(zhì)量比為1.2: 45。
5.根據(jù)權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】蔡啟明, 高平 申請人:揚州恒聚新材料有限責(zé)任公司