专利说明书-maaan共聚物泡沫塑料的制备方法

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1、国家发明专利申报书MAA/AN共聚物泡沫塑料的制备方法发明人:张广成陈挺刘铁民陈芳1发明人单位：西北工业大学1说　明　书MAA/AN共聚物泡沫塑料的制备方法技术领域本发明涉及一种高性能共聚物聚合物泡沫塑料，尤其是涉及一种由甲基丙烯酸（MAA）与丙烯腈(AN)共聚物制成的泡沫塑料，该泡沫塑料具有低密度、高强度、高刚性、高耐热性和容易进行后加工等特点。本发明还涉及该泡沫塑料的配方和生产方法。背景技术在树脂基复合材料的结构设计中，夹层结构复合材料是一种典型的轻质、高强、高模量结构设计方案，它将面板（铝合金、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维）的高强度和高

2、模量与夹芯的低密度和高刚性有机结合起来，形成了轻质、高强和高刚性的结构复合材料，在飞机、火箭、雷达、造船、交通运输、医疗器械等行业中的有着极其重要的应用价值。夹层结构复合材料中所使用的夹层材料主要有蜂窝芯材、轻木和泡沫塑料。蜂窝材料主要有铝蜂窝、NOMEX蜂窝。铝蜂窝是一种强度/重量比较高的结构材料，根据不同的设计和制作工艺，铝蜂窝有不同的几何形状，通常是六边形。铝蜂窝一般是未张拉的蜂窝块的形式，在使用现场进行张拉。铝蜂窝作为夹心材料在一定的重量条件下，可以做得很薄。然而，这种薄壁可能会导致蜂窝的表面，尤其是在蜂窝孔隙较大的情况下，发生局部

3、的稳定破坏。此外，铝蜂窝和碳纤维同时使用时，由于这两种材料都不是绝缘材料，会发生接触腐蚀。其次，铝蜂窝材料没有“力学记忆”，夹心层板受到冲击以后，蜂窝的变形不可恢复，将导致在局部区域、面材和芯材脱离，使夹层结构的力学性能降低。NOMEX蜂窝夹芯材料是由芳纶纸浸酚醛树脂制成，与铝蜂窝相比，蜂窝的壁相对较厚，发生局部屈曲的几率要小得多。此外，NOMEX材料不导电，不存在接触腐蚀的问题。但是和其它芳纶产品一样，不能抵抗紫外线的侵蚀，使用时外部通常覆有面板，起到一定的防护作用。但是NOMEX蜂窝夹芯材料在使用过程中需要昂贵的维护费用，而且面板出现裂

4、缝以后蜂窝会进水。木材可以看成是一种天然的蜂窝材料，因为它的微观结构和六边型的人造蜂窝的孔隙相似。在夹层结构中使用时，要求木材的纤维方向和面板相垂直，这样，构件的力学性能和使用人造的蜂窝相似。但是，尽管可以进行各种各样的化学处理，所有的木质芯材还是会受到湿气的影响，而且具有各向异性，如果木质芯材没有被面材或树脂密封，木质芯材会发生腐烂，而且最小密度偏大（最小密度值大约是100kg/m3），来源受到限制。除了蜂窝材料和轻木作为夹层结构复合材料的芯材外，聚合物泡沫也是一种常用的夹芯材料，能够用作夹芯的泡沫塑料品种主要有硬质聚氨酯（PU）、聚氯乙

5、烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）等泡沫塑料。1与蜂窝相比，泡沫塑料作为夹层结构复合材料的芯层使用具有吸胶量小、成型加工方便、各向同性、成本低、复合材料表面平整无凹坑的优点；与轻木（巴莎木）相比，具有密度小、比强度比模量高、各向同性、耐水耐腐蚀性好的优点。在这些泡沫塑料中，以德国Degussa公司生产的ROHACELL和日本积水化学公司生产的FORMAC之聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫塑料的力学性能、耐热性能、抗蠕变性能最为优异，由它所制备的夹层结构复合材料性能也

6、是最好的。PMI泡沫塑料具有100%的闭孔结构，大分子中存在大量的酰亚胺环以及分子间大的作用力提供了其耐热性、强度和刚度，是目前强度和刚度最高的耐热泡沫塑料（180～240oC），其高温下具有高的抗蠕变性能使得该泡沫能够适用需要高温、高压固化的树脂和预浸料，能承受190oC的共固化工艺对泡沫尺寸稳定性的要求。与树脂之间具有良好的粘结性使得界面粘结强度高，因而适合作为高性能夹层结构中的芯层材料使用，并可以取代蜂窝结构，而且各向同性，容易经过机械加工成为各种形状复杂的截面形状，并且不含任何氟利昂，属于环保型材料，防火性能达到FAR25.853和

7、AITM等有关标准，代表者高性能聚合物结构泡沫塑料的最新发展领域。美国专利5928459报道了一种以甲基丙烯酸和甲基丙腈为单体的PMI泡沫塑料的制备方法，该发明以40-60wt%的甲基丙烯腈和60-40wt%的甲基丙烯酸为主单体，加入0-20wt%的第三单体，加入0.5-8wt%的甲酰胺和3-8个碳原子的一元脂肪醇组成的混合发泡剂，加入0.005-5wt%的不饱和乙烯基混合物为交联剂，在至少一种引发剂的作用下聚合成共聚物。然后在200-260℃温度范围内发泡，100-130℃下热处理2-6h,再在180-220℃下热处理32-64h。最终制

8、备出能够经受200℃、0.2-0.7MPa条件成型夹层结构复合材料的PMI泡沫塑料。本发明专利以MAA和AN为主要单体制备高性能MAA/AN共聚物泡沫塑料。与美国专利592845