一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开;
专利有效性 公开 当前状态 公开
申请号 CN202510224315.2 申请日 2025-02-27
公开(公告)号 CN119912631A 公开(公告)日 2025-05-02
申请人 中国科学院过程工程研究所; 申请人类型 科研院所
发明人 丁成成; 白慧娟; 徐俊波; 杨超; 乔宇; 王朵; 第一发明人 丁成成
权利人 中国科学院过程工程研究所 权利人类型 科研院所
当前权利人 中国科学院过程工程研究所 当前权利人类型 科研院所
省份 当前专利权人所在省份:北京市 城市 当前专利权人所在城市:北京市海淀区
具体地址 当前专利权人所在详细地址:北京市海淀区中关村北二街1号 邮编 当前专利权人邮编:100190
主IPC国际分类 C08F220/48 所有IPC国际分类 C08F220/48C08F220/46C08F220/06C08F220/18C08F220/56C08F220/14C08F220/54C08F212/14C08J9/02C08L33/20
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 北京品源专利代理有限公司 专利代理人 崔永永;
摘要 本 发明 提供一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺 泡沫 材料及其制备方法,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的原料由丙烯腈 单体 、甲基 丙烯酸 单体、可共聚发泡单体、引发剂和交联剂组成,通过引入可共聚发泡单体与丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体进行聚合,可实现聚甲基丙烯酰亚胺前驱体在低温下共聚以及在高温下自发泡,进而无需额外添加发泡剂,还可以精准调控发泡倍率,使最终所得泡沫材料在形貌上能够呈现均匀的多面体闭孔结构,且具备更宽的发泡 密度 范围以及更宽的 孔径分布 ,同时还具有优异的 力 学性能和耐热性能,可用作泡沫夹层材料,对于提高聚甲基丙烯酰亚胺泡沫工业生产效能和降低成本具有重要意义。
权利要求

1.一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其特征在于,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的原料按照重量份由如下组分组成:
丙烯腈单体 40~60重量份;
甲基丙烯酸单体 10~60重量份;
可共聚发泡单体 3~50重量份;
引发剂 0.1~0.3重量份;
交联剂 1~3重量份。
2.根据权利要求1所述的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其特征在于,所述自发泡
3
聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的泡沫密度为20~300kg/m;
优选地,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的孔径分布为50~500μm;
优选地,所述甲基丙烯酸单体和可共聚发泡单体的总和与丙烯腈单体的摩尔比为1:
(1.5~2.5)。
3.根据权利要求1或2所述的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其特征在于,所述可共聚发泡单体包括叔丁基甲基丙烯酰胺、叔丁基丙烯酰胺、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸叔丁酯、叔丁基苯乙烯或酸叔丁酯基苯乙烯类单体中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1~3任一项所述的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其特征在于,所述引发剂包括偶氮类引发剂或过氧化物类引发剂;
优选地,所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈;
优选地,所述过氧化物类引发剂包括过氧化苯甲酰。
5.根据权利要求1~4任一项所述的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其特征在于,所述交联剂包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
6.一种如权利要求1~5任一项所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)将丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、可共聚发泡单体、引发剂和交联剂进行预聚反应,得到前驱体;
(2)将步骤(1)所得前驱体注入模具中,密封模具后进行共聚反应,得到聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
(3)将步骤(2)所得聚甲基丙烯酰亚胺共聚板经脱处理、发泡处理和后处理,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述预聚反应的温度为40~
80℃,时间为10~60min;
优选地,步骤(1)所述预聚反应在超声空化的条件下进行。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述共聚反应的温度为40~80℃,时间为24~96h。
9.根据权利要求6~8任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述脱水处理的温度为70~100℃,时间为1~4h。
10.根据权利要求6~9任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述发泡处理的的温度为140~210℃,时间为20~120min;
优选地,步骤(3)所述后处理的温度为140~210℃,时间为2~8h。

说明书全文

一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于发泡材料技术领域,具体涉及一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 聚甲基丙烯酰亚胺泡沫是一种交联型硬质闭孔材料,具有轻质高强、隔热保温、吸音吸波等特点,密度适中且压缩性能和耐蠕变性优异,在相同密度下,聚甲基丙烯酰亚胺是比强度和比刚度最高的泡沫材料,作为夹层材料广泛应用于航空航天、交通运输和武器装备等领域。
[0003] 传统外加发泡剂制备所得聚甲基丙烯酰亚胺的发泡行为表现为“外源性”发泡,发泡过程一旦达到聚合物软化温度,气体产生的速率具有不确定性和不可控性,导致孔结构均匀性差。除外加发泡剂,聚合物自发泡技术近年来被广泛研究,自发泡是聚合物前驱体分子链含有或接枝热不稳定基团,高温热分解释放小分子气体,具有“内源性”发泡特性。自发泡基团在体系中分布均匀,发泡条件与聚合物软化密切相关,有望改善模内发泡不均匀、泡孔连结差等问题。
[0004] 目前,关于可共聚发泡单体聚合自发泡制备聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的生产工艺报道较少。例如US8722751和CN100390223A均公开了一种耐热变形性的具有微细孔的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫,基于甲基丙烯酸和甲基丙烯腈体系,加入0.01~15重量份(甲基)丙烯酸叔丁酯及0.01~10重量份叔丁醇发泡剂,体系的预聚温度40~115℃,发泡温度150~2503
℃,泡沫密度分布30~200kg/m ,但该方法得到的泡沫孔径尺寸偏小(<40μm),且孔径分布较窄。又例如US5225449A、EP0532023和JP04170408公开了一种基于(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯腈体系,(甲基)丙烯酸叔丁酯为可共聚发泡单体,自发泡制备聚(甲基)丙烯酰亚胺泡沫的方法;其中,(丙烯酸类+丙烯酸叔丁酯类)/丙烯腈类单体的摩尔比是1:0.6~1.5,预聚
3
温度50~120℃,发泡温度区间为180~240℃,泡沫密度分布10~70kg/m。
[0005] 目前,现有方法采用可共聚发泡单体自发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫多以甲基丙烯腈为主,但是目前现有方法限定的单体反应比例与发泡基团的热分解区间相差较远,所需发泡温度较高(约200~240℃),且所得泡沫材料的孔径较小。
[0006] 因此,开发一种孔径分布宽、泡沫密度范围布宽,且学性能优异的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,仍是本领域继续解决的技术问题。

发明内容

[0007] 针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料在发泡过程无需外加发泡剂,通过高温加热后可自行发泡,进而可精准调控发泡倍率,同时所得泡沫材料在形貌上能够呈现均匀的多面体闭孔结构,孔径分布宽且泡沫密度范围宽,还具有优异的力学性能和耐热性能,可用作泡沫夹层材料。
[0008] 为达此目的,本发明采用以下技术方案:
[0009] 第一方面,本发明提供一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的原料按照重量份由如下组分组成:
[0010]
[0011]
[0012] 本发明提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的原料由丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、可共聚发泡单体、引发剂和交联剂组成,通过引入可共聚发泡单体与丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体进行聚合,使所得自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料在发泡过程无需外加发泡剂,通过高温加热后即可自行发泡,进而可精准调控发泡倍率,同时发泡后所得泡沫材料在形貌上能够呈现均匀的多面体闭孔结构,可以实现宽密度范围和宽孔径分布,同时还具有优异的力学性能和耐热性能,可用作泡沫夹层材料,对于提高聚甲基丙烯酰亚胺泡沫工业生产效能和降低成本具有重要意义。
[0013] 其中,所述丙烯腈单体的用量可以为40重量份、42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、52重量份、54重量份、56重量份、58重量份或60重量份等。
[0014] 所述甲基丙烯酸单体的用量可以为10重量份、15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份、55重量份或60重量份等。
[0015] 所述可共聚发泡单体的用量可以为5重量份、10重量份、15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份或50重量份等。
[0016] 所述引发剂的用量可以为0.1重量份、0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份、0.28重量份或0.3重量份等。
[0017] 所述交联剂的用量可以为的用量可以为1重量份、1.2重量份、1.4重量份、1.6重量份、1.8重量份、2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份、2.8重量份或3重量份等。
[0018] 优选地,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料包括具有如下(a)所示结构的化合物中的至少一种:
[0019]
[0020] 其中,R1选自H或者‑CH3中的一种,R2选自如上(b)中的任意一种;
[0021] m、n和x各自独立地为>0(例如1、5、10、20、40、60、80、100、500或1000等)的整数。
[0022] 优选地,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的密度为20~300kg/m3,例如3 3 3 3 3 3 3
20kg/m、50kg/m、100kg/m、150kg/m、200kg/m、250kg/m或300kg/m等。
[0023] 优选地,所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的孔径分布为50~500μm。
[0024] 优选地,所述甲基丙烯酸单体和可共聚发泡单体的总和与丙烯腈单体的摩尔比为1:(1.5~2.5),例如1:1.5、1:1.7、1:1.9、1:2.1、1:2.3或1:2.5等。
[0025] 优选地,所述可共聚发泡单体包括叔丁基甲基丙烯酰胺、叔丁基丙烯酰胺、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸叔丁酯、叔丁基苯乙烯或酸叔丁酯基苯乙烯类单体中的任意一种或至少两种的组合。
[0026] 优选地,所述引发剂包括偶氮类引发剂或过氧化物类引发剂。
[0027] 优选地,所述偶氮类引发剂包括偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈。
[0028] 优选地,所述过氧化物类引发剂包括过氧化苯甲酰。
[0029] 优选地,所述交联剂包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合。
[0030] 第二方面,本发明提供一种如第一方面所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
[0031] (1)将丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、可共聚发泡单体、引发剂和交联剂进行预聚反应,得到前驱体;
[0032] (2)将步骤(1)所得前驱体注入模具中,密封模具后进行共聚反应,得到聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0033] (3)将步骤(2)所得聚甲基丙烯酰亚胺共聚板经脱处理、发泡处理和后处理,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0034] 本发明提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法实验制备路径简单,且不需添加额外发泡剂,对于提高聚甲基丙烯酰亚胺泡沫工业生产效能和降低成本具有重要意义。
[0035] 优选地,步骤(1)所述预聚反应的温度为40~80℃,例如40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等。
[0036] 优选地,步骤(1)所述预聚反应的时间为10~60min,例如10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min等。
[0037] 优选地,步骤(1)所述预聚反应在超声空化的条件下进行。
[0038] 优选地,步骤(2)所述共聚反应的温度为40~80℃,例如40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等。
[0039] 优选地,步骤(2)所述共聚反应的时间为24~96h,例如24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、52h、60h、65h、70h、75h、80h、85h、90h或95h等。
[0040] 优选地,步骤(3)所述脱水处理的温度为70~100℃,例如70℃、72℃、74℃、76℃、78℃、80℃、82℃、84℃、86℃、88℃、90℃或100℃等。
[0041] 优选地,步骤(3)所述脱水处理的时间为1~4h,例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h或4h等。
[0042] 优选地,步骤(3)所述发泡处理的温度为140~210℃,例如140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃或210℃等。
[0043] 优选地,步骤(3)所述发泡处理的时间为20~120min,例如20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min或120min等。
[0044] 优选地,步骤(3)所述后处理的温度为140~210℃,例如140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃或210℃等。
[0045] 优选地,步骤(3)所述后处理的时间为2~8h,例如2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h等。
[0046] 作为本发明的优选技术方案,所述制备方法包括如下步骤:
[0047] (1)将丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、可共聚发泡单体、引发剂和交联剂混合均匀,在40~80℃的恒温水浴条件下连续超声空化10~60min使溶液开始预聚,得到前驱体;
[0048] (2)将步骤(1)所得前驱体注入注入由橡胶圈、夹子和玻璃板组装的模具中,然后将密封好的模具浸入40~80℃的恒温水浴中进行24~96h的恒温共聚,得到可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0049] (3)将步骤(2)所得可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板放入高温烘箱中保持70~100℃温度条件下进行1~4h脱水处理,然后在140~210℃高温下发泡处理20~60min,最后在高温烘箱中继续保持140~200℃恒温处理2~8h,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0050] 相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
[0051] 本发明提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的原料由丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、可共聚发泡单体、引发剂和交联剂组成,通过引入可共聚发泡单体与丙烯腈单体和甲基丙烯酸单体进行聚合,可实现聚甲基丙烯酰亚胺前驱体低温共聚,在高温下自发泡制备聚甲基丙烯酰亚胺泡沫,所选择的发泡温度区间和主反应单体/发泡单体比例能够有效改善自发泡聚甲基丙烯酰亚胺密度偏大、孔径偏小且分布窄的问题,使所得自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料在发泡过程无需外加发泡剂,通过高温加热后即可自行发泡,进而可精准调控发泡倍率,同时发泡后所得泡沫材料在形貌上能够呈现均匀的多面体闭孔结构,实现自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料宽密度范围和宽孔径分布制备,同时保证其力学性能和耐热性能优异,可用作泡沫夹层材料,对于提高聚甲基丙烯酰亚胺泡沫工业生产效能和降低成本具有重要意义。附图说明
[0052] 图1为实施例1提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备流程图
[0053] 图2为实施例1提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的扫描电镜图;
[0054] 图3为对比例3提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的扫描电镜图。

具体实施方式

[0055] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
[0056] 如无特殊说明,以下具体实施方式涉及到的原料均为本领域常规材料,均可通过市售产品购买得到。
[0057] 实施例1
[0058] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其原料按照重量份由如下组分组成:
[0059]
[0060] 所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备流程图如图1所示,其制备方法包括如下步骤:
[0061] (1)取丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸叔丁酯、偶氮二异丁腈和丙烯酰胺加入单口烧瓶中,在45℃的恒温水浴中连续超声空化处理40min,得到前驱体;
[0062] (2)将步骤(1)所得前驱体密封在由橡胶圈、夹子和玻璃板组装的模具中,然后将密封好的模具浸入50℃的恒温水浴中进行48h的恒温共聚,得到透明的可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0063] (3)将步骤(2)所得可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板放入高温烘箱中保持100℃恒温进行脱水处理2h,然后以2℃/min的升温速率升至210℃的高温下发泡处理20min,再在高温烘箱中以180℃保持4h进行后处理,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0064] 实施例2
[0065] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其原料按照重量份由如下组分组成:
[0066]
[0067] 所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法包括如下步骤:
[0068] (1)取丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸叔丁酯、偶氮二异丁腈和丙烯酰胺加入单口烧瓶中,在40℃的恒温水浴中连续超声空化处理60min,得到前驱体;
[0069] (2)将步骤(1)所得前驱体密封在由橡胶圈、夹子和玻璃板组装的模具中,然后将密封好的模具浸入45℃的恒温水浴中进行96h的恒温共聚,得到透明的可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0070] (3)将步骤(2)所得可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板放入高温烘箱中保持70℃恒温进行脱水处理1h,然后以2℃/min的升温速率升至200℃的高温下发泡处理40min,再在高温烘箱中以180℃保持2h,160℃保持2h进行后处理,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0071] 实施例3
[0072] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其原料按照重量份由如下组分组成:
[0073]
[0074] 所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法包括如下步骤:
[0075] (1)取丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸叔丁酯、偶氮二异丁腈和甲基丙烯酸甲酯加入单口烧瓶中,在50℃的恒温水浴中连续超声空化处理30min,得到前驱体;
[0076] (2)将步骤(1)所得前驱体密封在由橡胶圈、夹子和玻璃板组装的模具中,然后将密封好的模具浸入55℃的恒温水浴中进行48h的恒温共聚,得到透明的可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0077] (3)将步骤(2)所得可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板放入高温烘箱中保持90℃恒温进行脱水处理1h,然后以2℃/min的升温速率升至190℃的高温下发泡处理40min,再在高温烘箱中以160℃保持5h,150℃保持2h进行后处理,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0078] 实施例4
[0079] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其原料按照重量份由如下组分组成:
[0080]
[0081]
[0082] 所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法包括如下步骤:
[0083] (1)取丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸叔丁酯、偶氮二异丁腈和丙烯酰胺加入单口烧瓶中,在55℃的恒温水浴中连续超声空化处理20min,得到前驱体;
[0084] (2)将步骤(1)所得前驱体密封在由橡胶圈、夹子和玻璃板组装的模具中,然后将密封好的模具浸入60℃的恒温水浴中进行36h的恒温共聚,得到透明的可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0085] (3)将步骤(2)所得可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板放入高温烘箱中保持80℃恒温进行脱水处理1h,然后以2℃/min的升温速率升至180℃的高温下发泡处理60min,再在高温烘箱中以170℃保持3h,160℃保持2h进行后处理,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0086] 实施例5
[0087] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其原料按照重量份由如下组分组成:
[0088]
[0089] 所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法包括如下步骤:
[0090] (1)取丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酸叔丁酯、过氧化苯甲酰和甲基丙烯酰胺加入单口烧瓶中,在60℃的恒温水浴中连续超声空化处理10min,得到前驱体;
[0091] (2)将步骤(1)所得前驱体密封在由橡胶圈、夹子和玻璃板组装的模具中,然后将密封好的模具浸入60℃的恒温水浴中进行24h的恒温共聚,得到透明的可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0092] (3)将步骤(2)所得可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板放入高温烘箱中保持80℃恒温进行脱水处理1h,然后以2℃/min的升温速率升至170℃的高温下发泡处理80min,再在高温烘箱中以160℃保持4h进行后处理,得到所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0093] 实施例6
[0094] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其与实施例1的区别仅在于,采用叔丁基丙烯酰胺替换甲基丙烯酸叔丁酯,其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0095] 实施例7
[0096] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其与实施例1的区别仅在于,采用叔丁氧基苯乙烯替换甲基丙烯酸叔丁酯,其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0097] 实施例8
[0098] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其与实施例1的区别仅在于,甲基丙烯酸单体的用量为42重量份,甲基丙烯酸叔丁酯的用量为3重量份,其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0099] 实施例9
[0100] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其与实施例1的区别仅在于,丙烯腈单体的用量为40重量份,甲基丙烯酸单体的用量为10重量份,甲基丙烯酸叔丁酯的用量为50重量份,其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0101] 对比例1
[0102] 一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其原料按照重量份由如下组分组成:
[0103]
[0104] 所述自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的制备方法包括如下步骤:
[0105] (1)取丙烯腈单体、甲基丙烯酸单体、甲酰胺、偶氮二异丁腈和丙烯酰胺加入单口烧瓶中,在50℃的恒温水浴中连续超声空化处理20min,得到预聚物;
[0106] (2)将步骤(1)所得预聚物密封在由橡胶圈、夹子和玻璃板组装的模具中,然后将密封好的模具浸入50℃的恒温水浴中进行48h的恒温共聚,得到透明的可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板;
[0107] (3)将步骤(2)所得可发性聚甲基丙烯酰亚胺共聚板放入高温烘箱中保持80℃恒温进行脱水处理1h,然后以2℃/min的升温速率升至200℃的高温下发泡处理40min,再在高温烘箱中以180℃保持4h进行后处理,得到所述聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。
[0108] 对比例2
[0109] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其与实施例1的区别仅在于,甲基丙烯酸单体的用量为44重量份,甲基丙烯酸叔丁酯的用量为1重量份,其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0110] 对比例3
[0111] 一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,其与实施例1的区别仅在于,丙烯腈单体的用量为35重量份,甲基丙烯酸单体的用量为5重量份,甲基丙烯酸叔丁酯的用量为60重量份,其他物质、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0112] 结构表征:
[0113] 采用扫描电子显微镜对实施例1和对比例3提供的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料进行测试,测试结果如图2和图3可以看出:
[0114] 从图2和图3的对比可以看出:实施例1提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料具有均匀地多面体闭孔结构,而对比例3提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料,由于可共聚发泡单体的添加量过多,导致在发泡阶段气体析出速率过快,泡孔的熔体强度下降,孔壁破裂,不能形成均匀地闭孔多面体结构。
[0115] 性能测试:
[0116] 对实施例1~9和对比例1~3提供的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料进行如下性能测试,测试结果如表1所示:
[0117] 表1
[0118]
[0119]
[0120] 其中,“/”代表无法进行测试。
[0121] 根据表1的数据可以看出:
[0122] 比较实施例1与对比例1的数据可以看出,在密度接近的情况下,实施例1选择可共聚发泡单体参与聚合发泡制备所得聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的玻璃化温度和压缩强度均高于对比例1所用传统的发泡方式,说明本发明提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料具有更好的热稳定性和压缩性能。
[0123] 此外,比较实施例1~9的数据还可知,本发明提供的自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料具有较宽的发泡区间,在优选的可共聚发泡单体的用量范围内,可以通过优选的发泡温度和发泡含量控制其密度和热力性能,对泡沫密度和性能的调控选择过程更加便捷,同时提高了制备效率。
[0124] 申请声明,本发明通过上述实施例来说明一种自发泡聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料及其制备方法,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
QQ群二维码
意见反馈