專利名稱：生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種泡沫材料的生產(chǎn)方法，具體涉及一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法。
背景技術(shù)：
分子結(jié)構(gòu)中含有酰亞胺基團(tuán)的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料具有突出的性能，是世界上比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)和比模量(模量/密度)最高的泡沫材料，同時(shí)具有優(yōu)異的耐高溫性能和尺寸穩(wěn)定性能，是制造輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)理想的芯材，廣泛應(yīng)用于航空航天、運(yùn)載火箭、鐵路機(jī)車、船舶、風(fēng)力發(fā)電葉片、體育用品等領(lǐng)域，20世紀(jì)60年代聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料實(shí)現(xiàn)了商品化。制備聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料一般使用(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸、以及其他烯屬不飽和單體，同時(shí)添加引發(fā)劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、以及其他添加劑；制備方法的典型特征是將原料均勻混合；在一定溫度的水中聚合反應(yīng)一段時(shí)間得到透明塊體；然后進(jìn)行發(fā)泡得到泡沫材料。相關(guān)專利如 CN101173057A、CN1610719A、CN1856531A、CN1561361A、 CN10i;341227A、CN101857656A、CN101550215A。不足之處是制備時(shí)采用了劇毒危險(xiǎn)的(甲基) 丙烯腈作為主要單體，采用此種方法時(shí)其對(duì)生產(chǎn)人員和環(huán)境的危害不容輕視。而且產(chǎn)品的形式單一，只能是塊體。CN101550215A將透明塊體粉碎制得了可發(fā)泡顆粒，擴(kuò)大了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，但會(huì)在一定程度上破壞透明塊體的力學(xué)性能，進(jìn)而影響透明塊體發(fā)泡后的泡沫材料的力學(xué)性能。CN 200910099269. 9使用含有羧基的丙烯類單體和含有酰胺基的丙烯類單體為主要成分，采用本體聚合的方式制備了聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料，具有無(wú)毒環(huán)保、工序簡(jiǎn)便大大降低生產(chǎn)成本的優(yōu)點(diǎn)。CN101173057A、 CN1610719A、 CN1856531A、 CN1561361A、 CNlO1341227A、 CN101857656A、CN101550215A、CN 200910099269. 9均采用將原料均勻混合后在一定溫度
的水中本體聚合反應(yīng)得到透明塊體。在一定溫度的水中本體聚合反應(yīng)得到透明塊體的反應(yīng)難以控制，體系容易局部過(guò)熱，聚合反應(yīng)不均勻，導(dǎo)致最終泡沫材料中出現(xiàn)裂紋和爆聚等現(xiàn)象，對(duì)泡沫材料的性能產(chǎn)生較壞的影響，而且容易出現(xiàn)廢品。此外，預(yù)聚合得到透明塊體一般需要數(shù)天時(shí)間，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)密閉玻璃容器中液體的粘度比較低，反應(yīng)程度不一致，先生成的聚合物會(huì)在重力作用下落到底部，造成最終透明塊體上下部分的聚合物的密度不一致。作為最終泡沫材料的基體，聚合物密度不同，則熱處理發(fā)泡時(shí)氣體膨脹所需要克服的泡壁阻力也不同，從而使最終泡沫材料的泡孔在高度方向存在明顯的差異。隨著民航飛機(jī)、鐵路機(jī)車、船舶、風(fēng)力發(fā)電葉片等民用領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芫酆衔锱菽牧闲枨蟮脑黾樱约碍h(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，泡孔結(jié)構(gòu)均勻、產(chǎn)品形式多樣化的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料必將引起人們極大的關(guān)注
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法，其特征在于
(1)將含有酯基的丙烯類單體15 90份；含有酰胺基的丙烯類單體50 90份；聚合引發(fā)劑0. 1 5份；發(fā)泡劑1 20份；交聯(lián)劑0. 1 6份；按重量份稱取置于透明玻璃容器中，混合均勻，然后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合5飛Omin，得到粘稠的物質(zhì)；
(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于30 100°C水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)；
(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于100 250°C的烘箱中，同時(shí)給其施加壓力O lOMPa，保留1 12h ；然后將溫度調(diào)至100 220°C，同時(shí)給其施加壓力O lOMPa，保留 O 10h，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。所述的含有酯基的丙烯類單體為丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯中的任意一種或以任意比例的兩者混合物。所述的含有酰胺基的丙烯類單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的任意一種或以任意比例的兩者混合物。所述的聚合引發(fā)劑為安息香、二苯基乙二酮、二乙氧基苯乙酮、1 一羥基一環(huán)己基苯酮(HCPK)、二苯甲酮、偶氮二異丁腈、甲基乙烯基甲酮中的任意一種或任意兩種及以上的任意比例的混合物。所述的發(fā)泡劑為以下兩個(gè)部分以任意比例組成的混合物
(1)甲酰胺、碳酰胺中的任意一種或以任意比例的兩者混合物；
(2)含有2 7個(gè)碳原子的脂肪族醇中的任意一種或任意幾種以任意比例的混合物。所述的交聯(lián)劑為甲基丙烯酸鎂、丙烯酸鎂、甲基丙烯酸鋅、丙烯酸鋅中的任意一種或任意兩種及以上的任意比例的混合物。與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是
(1)泡沫材料的泡孔結(jié)構(gòu)更加均勻，力學(xué)性能得到較大提高，力學(xué)性能的數(shù)據(jù)離散系數(shù)大大降低。本發(fā)明將原料混合后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中，經(jīng)過(guò)5飛Omin即得到粘稠物質(zhì)，然后置于一定溫度的水溶液中得到透明固體物質(zhì)，最后進(jìn)行熱處理得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。原料混合后在紫外光的照射下短期內(nèi)(不需數(shù)天時(shí)間)得到一定分子量的預(yù)聚物即粘稠物質(zhì)，再將其置于水溶液中時(shí)，由于體系粘稠，不容易發(fā)生聚合物在重力作用下落到底部的現(xiàn)象，得到整體泡孔結(jié)構(gòu)更加均勻的材料，泡沫材料力學(xué)性能的數(shù)據(jù)離散系數(shù)大大降低；同時(shí)因?yàn)橛行Ы鉀Q了原料混合后直接在水溶液中本體聚合時(shí)容易出現(xiàn)的體系散熱和收縮，以及裂紋和爆聚等問(wèn)題，泡沫材料的力學(xué)性能得到較大提高。(2)產(chǎn)品形式多樣化
本發(fā)明得到粘稠物質(zhì)后，粘稠物質(zhì)仍具有一定流動(dòng)性，可倒入任意形狀的模具中，得到任意形狀的透明固體物質(zhì)，然后熱處理發(fā)泡得到任意形狀的泡沫材料?？捎行Ы鉀Q目前泡沫材料多為板材形式，實(shí)際使用時(shí)對(duì)于形狀復(fù)雜的構(gòu)件，需要將泡沫板材打碎，然后進(jìn)行填充的方式來(lái)制備。這樣泡沫材料的泡孔結(jié)構(gòu)將遭到大量破壞，泡沫材料的相關(guān)性能會(huì)大大降低。
隨著民航飛機(jī)、鐵路機(jī)車、船舶、風(fēng)力發(fā)電葉片等民用領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芫酆衔锱菽牧闲枨蟮脑黾樱菘捉Y(jié)構(gòu)更加均勻、產(chǎn)品形式多樣化的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料必將引起人們極大的關(guān)注。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但是本發(fā)明并不僅僅限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1
(1)稱取丙烯酸正丁酯15g、丙烯酰胺50g、安息香0. lg、碳酰胺0.8g、己醇0.2g、甲基丙烯酸鎂0. Ig置于透明玻璃容器中，混合均勻后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合 60min，得到粘稠的物質(zhì)。(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于 100°C水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)。(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于100°C的烘箱中保留Ih ；然后將溫度調(diào)至220°C 保留30min，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本實(shí)施例生產(chǎn)的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的密度為75kg/m3，拉伸強(qiáng)度為 2. 5 IMPaο實(shí)施例2
(1)稱取甲基丙烯酸正丁酯90g、甲基丙烯酰胺90g、偶氮二異丁腈5g、甲酰胺15g、庚醇3g、乙醇2g、丙烯酸鎂6g置于透明玻璃容器中，混合均勻后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合5min，得到粘稠的物質(zhì)。(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于60°C 水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)。(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于250°C的烘箱中，保留lh，然后將溫度調(diào)至 HO0C,保留幾，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本實(shí)施例生產(chǎn)的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的密度為80kg/m3，拉伸強(qiáng)度為 2. 70MPao實(shí)施例3
(1)稱取丙烯酸叔丁酯60g、丙烯酰胺80g、二苯基乙二酮3g、甲酰胺6g、正丁醇4g、 甲基丙烯酸鋅4g置于透明玻璃容器中，混合均勻后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合 15min，得到粘稠的物質(zhì)。(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于40°C 水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)。(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于110°C的烘箱中，同時(shí)給其施加壓力lOMPa，保留池；然后將溫度調(diào)至220°c，同時(shí)給其施加壓力IMPa，保留池，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本實(shí)施例生產(chǎn)的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的密度為121kg/m3，拉伸強(qiáng)度為 4. 08MPa。實(shí)施例4:(1)稱取甲基丙烯酸叔丁酯30g、丙烯酰胺50g、二乙氧基苯乙酮lg、碳酰胺2g、乙醇 lg、丙烯酸鋅1.5g置于透明玻璃容器中，混合均勻后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合 30min，得到粘稠的物質(zhì)。(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于50°C 水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)。(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于180°C的烘箱中，同時(shí)給其施加壓力IMPa，保留 2h ；然后將溫度調(diào)至100°C，保留10h，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本實(shí)施例生產(chǎn)的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的密度為140kg/m3，拉伸強(qiáng)度為 4. 76MPa0實(shí)施例5
(1)稱取丙烯酸正丁酯20g、丙烯酸叔丁酯50g、甲基丙烯酰胺40g、丙烯酰胺40g、l 一羥基一環(huán)己基苯酮(HCPK)2g、碳酰胺2g、甲酰胺4g、正戊醇5g、甲基丙烯酸鎂2g、丙烯酸鎂 1 g置于透明玻璃容器中，混合均勻后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合35min，得到粘稠的物質(zhì)。(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于70°C 水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)。(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于120°C的烘箱中，同時(shí)給其施加壓力3MPa，保留 12h ；然后將溫度調(diào)至210°C，同時(shí)給其施加壓力3MPa，保留lh，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本實(shí)施例生產(chǎn)的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的密度為118kg/m3，拉伸強(qiáng)度為 4. OlMPa0實(shí)施例6
(1)稱取甲基丙烯酸正丁酯log、丙烯酸叔丁酯15g、丙烯酰胺60g、偶氮二異丁腈0. 5 g、甲基乙烯基甲酮0. 5g、碳酰胺5g、丙醇lg、叔丁醇2g、甲基丙烯酸鋅0. 5g、甲基丙烯酸鎂 0. 5g置于透明玻璃容器中，混合均勻后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合40min，得到粘稠的物質(zhì)。(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于50°C 水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)。(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于200°C的烘箱中，同時(shí)給其施加壓力5MPa，保留 8h ；然后將溫度調(diào)至140°C，同時(shí)給其施加壓力5MPa，保留他，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本實(shí)施例生產(chǎn)的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的密度為98kg/m3，拉伸強(qiáng)度為 3. 32MPa0實(shí)施例7
(1)稱取甲基丙烯酸正丁酯30g、甲基丙烯酸叔丁酯50g、甲基丙烯酰胺90g、l 一羥基一環(huán)己基苯酮(HCPK) 0. 5g、安息香1. 5g、偶氮二異丁腈1. 5g、碳酰胺10g、己醇5g、甲基丙烯酸鎂2g、丙烯酸鋅3g置于透明玻璃容器中，混合均勻后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合20min，得到粘稠的物質(zhì)。(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于45°C水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)。(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于140°C的烘箱中，同時(shí)給其施加壓力7MPa，保留 8h ；然后將溫度調(diào)至180°C，同時(shí)給其施加壓力lOMPa，保留池，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本實(shí)施例生產(chǎn)的含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的密度為110kg/m3，拉伸強(qiáng)度為 3. 74MPa0
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法，其特征在于(1)將含有酯基的丙烯類單體15 90份；含有酰胺基的丙烯類單體50 90份；聚合引發(fā)劑0. 1 5份；發(fā)泡劑1 20份；交聯(lián)劑0. 1 6份；按重量份稱取置于透明玻璃容器中，混合均勻，然后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合5飛Omin，得到粘稠的物質(zhì)；(2)將所述粘稠的物質(zhì)倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于30 100°C水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)；(3)取出透明固體物質(zhì)，將其置于100 250°C的烘箱中，同時(shí)給其施加壓力O lOMPa，保留1 12h ；然后將溫度調(diào)至100 220°C，同時(shí)給其施加壓力0 lOMPa，保留 0 10h，得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法，其特征在于所述的含有酯基的丙烯類單體為丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯中的任意一種或以任意比例的兩者混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法，其特征在于所述的含有酰胺基的丙烯類單體為丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的任意一種或以任意比例的兩者混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法，其特征在于所述的聚合引發(fā)劑為安息香、二苯基乙二酮、二乙氧基苯乙酮、1 一羥基一環(huán)己基苯酮 (HCPK)、二苯甲酮、偶氮二異丁腈、甲基乙烯基甲酮中的任意一種或任意兩種及以上的任意比例的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法，其特征在于所述的發(fā)泡劑為以下兩個(gè)部分以任意比例組成的混合物(1)甲酰胺、碳酰胺中的任意一種或以任意比例的兩者混合物；(2)含有2 7個(gè)碳原子的脂肪族醇中的任意一種或任意幾種以任意比例的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法，其特征在于所述的交聯(lián)劑為甲基丙烯酸鎂、丙烯酸鎂、甲基丙烯酸鋅、丙烯酸鋅中的任意一種或任意兩種及以上的任意比例的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種生產(chǎn)含有酰亞胺基聚合物泡沫材料的方法。將含有酯基的丙烯類單體、含有酰胺基的丙烯類單體、聚合引發(fā)劑、發(fā)泡劑和交聯(lián)劑按重量份稱取置于透明玻璃容器中，混合均勻，然后放入內(nèi)置紫外光發(fā)生器的箱體中聚合，得到粘稠的物質(zhì)；再倒入密閉的玻璃或者金屬模具中，將密閉的模具置于水溶液中，直至密閉容器中的粘稠物質(zhì)成為透明固體物質(zhì)；再將其置于的烘箱中，施加壓力和調(diào)節(jié)溫度得到含有酰亞胺基聚合物泡沫材料。本發(fā)明的泡沫材料與背景技術(shù)相比，其泡孔結(jié)構(gòu)更加均勻，力學(xué)性能得到較大提高，力學(xué)性能的數(shù)據(jù)離散系數(shù)大大降低；產(chǎn)品形式多樣化。材料可直接廣泛用于航空航天、運(yùn)載火箭、鐵路機(jī)車、船舶、風(fēng)力發(fā)電葉片、體育用品等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08F220/18GK102268118SQ20111020049
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者唐紅艷, 潘楊超, 陳晨 申請(qǐng)人:浙江理工大學(xué)