一種聚丙烯酰亞胺泡沫的制備方法技術

一種聚丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，屬于聚丙烯酰亞胺泡沫技術領域。通過聚丙烯腈、去離子水為原料，在催化劑(濃硫酸)的作用下，水解生成丙烯腈/丙烯酸共聚物，再加入發泡劑、交聯劑氧化鎂及溶劑，高溫下發泡，最終制得聚丙烯酰亞胺泡沫，本發明專利技術聚合工藝簡單、反應平穩、操作工藝簡單、污染小、成本低，所得的聚丙烯酰亞胺泡沫是一種淡黃色的泡沫塑料。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種污染小、成本低的聚丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，屬于聚丙烯酰亞胺泡沫

技術介紹
聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫塑料是一種輕質、閉孔的硬質泡沫塑料，泡孔為100%閉孔結構，具有比聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(TOR)、酚醛樹脂(PF)等硬質泡沫塑料更高的比強度、比模量和抗蠕變性。耐溫性可達到240°C，是目前耐溫性最好的剛性結構泡沫塑料之一。PMI泡沫塑料常用作層壓結構的夾芯材料，特別是生產層狀結構材料、層壓材料、復合材料和泡沫復合體，在質量設計及優化制造方面有明顯的優勢. Kunststoffe, 1999, (4) :32-33 !HERMANN SEIBERT. PMI Foam cores find further applications. Reinforced Plastics,2000, (1)36-38;HERMANN SEIBERT. Applications for PMI foams in aerospace sandwich structures.Reinforced Plastics，2006 (I)，44-48 ;胡培· PMI 泡沫夾心結構的芯材,玻璃鋼，2003(2) :9-17;余燁譯.作芯材用的硬聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料.國外機車車輛工藝，2000(5)，46]，被廣泛地應用在電子、運載火箭、航空、鐵路機車、船舶、天線、雷達天線罩、醫療、體育器材等領域。PMI泡沫塑料最早在1962年由德國羅姆公司開發研制出來，經過30多年的發展后，開發出一系列具有不同性能和用途的產品，以商品名R0HACELL出售，有普通型(IG)、非均質型(P)、航空型(WF)、自熄型⑶等類型。，國外機車車輛工藝，2000，5 46 ;侯斌，聚甲基丙烯酰亞胺泡沫塑料，化工新型材料，1999，8 27 ;劉鐵民，張廣成，陳挺，等.泡沫塑料高性能化研究進展工程塑料應用，2006，34 (I) :61-64;周飛成，聚酰亞胺泡沫塑料開發研究概述，橡膠技術與裝備，2004，31 (6) 22-25]國內PMI泡沫已用作耐高溫結構材料和透波材料，主要從德國進口，價格昂貴。國產PMI泡沫已用于無人機機翼的制備。航天材料及工藝研究所研制的耐高溫、隔熱、透波PMI泡沫材料，一些性能已達R0HACELL的水平。國內航空、航天、民品對PMI泡沫有較大的需求。.宇航材料工藝，2008 (01)，1-9 ;趙銳霞，尹亮，潘玲英.PMI泡沫夾層結構在航天航空工業的應用，宇航材料工藝，2011 (2)，13-16]PMI泡沫的制備方法主要有高溫高壓擠出法和自由基預聚體法兩種。高溫高壓擠出法是以甲基丙烯酸甲酯與伯胺為單體在雙螺桿擠出機中高溫高壓下進行反應制備PMI泡沫，采用該方法時需要高溫高壓設備，成本高。自由基預聚體法制備PMI泡沫塑的生產過程分兩步，第一步是制備MAN / MAA預聚物,加入甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯腈(MAN)及引發劑、發泡劑、交聯劑和成核劑制得均勻的反應混合溶液，聚合得到可發泡的MAN / MAA共聚物(反應式如下所示)。第二步是MAA / MAN共聚物的發泡，在200 220°C的熱空氣爐中加熱若干小時，聚合物中相鄰的MAA和MAN鏈節會發生分子重排反應生成六元酰亞胺環結構(反應式如下所示)·中國專利:101381427,2009-03-11 ；J ·舍布勒，W ·蓋爾，H ·賽貝特，L ·邁爾，T ·雅恩，T ·巴特爾.耐熱變形性的具有微細孔的聚甲基丙烯酰亞胺泡沫·中國專利:1866531，2006-11-01]，得到PMI泡沫塑料。自由基預聚法制備PMI泡沫工藝復雜，同時以丙烯腈類單體為起始物，毒性大，污染環境。權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟 1)向裝有攪拌槳、溫度計、回流冷凝器的反應器中加入聚丙烯腈、質量濃度98%的濃硫酸催化劑和去離子水，其中去離子水與聚丙烯腈的質量比為9-11 1，去離子水與催化劑的質量比為I. 1-1.5 I 2)開啟攪拌槳和冷凝水，加熱至100-124°C，恒溫反應l_5h后，停止加熱，結束實驗，洗滌、烘干水解產物； 3)稱取一定量洗滌、烘干后的水解產物，并加入發泡劑、交聯劑氧化鎂，溶劑，攪拌均勻，得到預發泡體系；其中，發泡劑用量為水解 產物質量的2% _10%，交聯劑用量為水解產物質量的2% -10% ; 4)將預發泡體系放在烘箱中，升溫至160-190°C恒溫30min-60min進行發泡；再升溫至200-220°C恒溫lh-2h進行固化，得到聚丙烯酰亞胺泡沫塑料。2.按照權利要求I的方法，其特征在于，步驟I)其中優選去離子水與聚丙烯腈的質量比為10 1，去離子水與濃硫酸的質量比為I. 3-1. 4 I。3.按照權利要求I的方法，其特征在于，步驟2)中優選升溫至120-124°C，反應時間為3~4h04.按照權利要求I的方法，其特征在于，步步驟3)中所述的發泡劑為含酰胺結構的發泡劑、醇類發泡劑中的一種或者幾種；溶劑優選N，N 二甲基甲酰胺或二甲基亞砜。5.按照權利要求I的方法，其特征在于，步驟3)中所述溶劑與水解產物的質量比為1-2 I。全文摘要，屬于聚丙烯酰亞胺泡沫
通過聚丙烯腈、去離子水為原料，在催化劑(濃硫酸)的作用下，水解生成丙烯腈/丙烯酸共聚物，再加入發泡劑、交聯劑氧化鎂及溶劑，高溫下發泡，最終制得聚丙烯酰亞胺泡沫，本專利技術聚合工藝簡單、反應平穩、操作工藝簡單、污染小、成本低，所得的聚丙烯酰亞胺泡沫是一種淡黃色的泡沫塑料。文檔編號C08J9/12GK102850705SQ20121007150公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日專利技術者程玨, 謝彥龍, 張軍營, 董巖 申請人:北京化工大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚丙烯酰亞胺泡沫的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)向裝有攪拌槳、溫度計、回流冷凝器的反應器中加入聚丙烯腈、質量濃度98％的濃硫酸催化劑和去離子水，其中去離子水與聚丙烯腈的質量比為9？11∶1，去離子水與催化劑的質量比為1.1？1.5∶12)開啟攪拌槳和冷凝水，加熱至100？124℃，恒溫反應1？5h后，停止加熱，結束實驗，洗滌、烘干水解產物；3)稱取一定量洗滌、烘干后的水解產物，并加入發泡劑、交聯劑氧化鎂，溶劑，攪拌均勻，得到預發泡體系；其中，發泡劑用量為水解產物質量的2％？10％，交聯劑用量為水解產物質量的2％？10％；4)將預發泡體系放在烘箱中，升溫至160？190℃恒溫30min？60min進行發泡；再升溫至200？220℃恒溫1h？2h進行固化，得到聚丙烯酰亞胺泡沫塑料。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：程玨，謝彥龍，張軍營，董巖，
申請(專利權)人：北京化工大學，
類型：發明
國別省市：