[发明专利]一种阻燃型聚甲基丙烯酰亚胺异型泡沫的制备方法

说明书

本发明涉及新材料制备领域，具体关于一种阻燃型聚甲基丙烯酰亚胺异型泡沫的制备方法；本发明在聚甲基丙烯酰亚胺粉末中添加5%‑40%的粉体阻燃剂、5%‑40%的液体阻燃剂及1%‑10%的粘合剂粉末，混合均匀后热压成透明的阻燃型聚甲基丙烯酰亚胺薄板，然后粉碎，浸泡小分子液体发泡剂，加入1%‑10%的含钕发泡助剂，最后发泡得到；本方法解决了现有PMI泡沫在制备及使用过程中产生的废料，发泡过程中粘合剂粉末易与预发泡颗粒分离，异型PMI泡沫阻燃化等问题；解决了PMI泡沫回收难的问题，不仅大大降低了成本，而且保护了环境。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体关于一种阻燃型聚甲基丙烯酰亚胺异型泡沫的制备方法。

背景技术

聚甲基丙烯酰亚胺 (PMI) 泡沫材料是所有高分子泡沫中比强度最高的泡沫材料，其卓越的综合性能表现在：泡沫表面平整、可机械加工、结构和力学性能无方向性、耐有机溶剂和与各种树脂系统兼容性好；高比强度、高热变形温度 (180-210℃) 和优异的抗压缩蠕变性能，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的高比压缩强度使其能承受 180-210℃的复合材料树脂固化工艺对泡沫的尺寸稳定性要求。聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料以其卓越的综合性能，是制造轻质高强复合材料夹层结构理想的芯材，在大型客机和运输机、战斗机、直升机、高速列车、风力发电机叶片、卫星和运载火箭及运动和医疗器材等方面获得了大量的应用。

目前市场上的PMI泡沫材料，其产品形态只有唯一的板材一种形式，这种单一的产品形态限制了其应用范围；如果将PMI泡沫加工成异型材，则在自行车轮圈、轻量化汽车、螺旋桨叶片等需要高比强度、高耐热的异型泡沫领域具有极大的优势，但是目前制备异型PMI泡沫需要通过机械加工(如切割、打磨等)方式才能得到所需结构件，泡沫浪费大、机加工成本高、机加工效率低，通过模内发泡法制备的异型PMI泡沫可以减少泡沫浪费，且成型效率更高。

目前PMI泡沫从聚合板加工到泡沫板加工的过程中，会产生大量的废料，且泡沫使用完后也将直接变成废泡沫，直接通过焚烧处理这些PMI废料，不仅造成材料成本的提高而且污染空气，故急需要一种可以处理PMI废料的方法。

PMI泡沫极易燃烧，一旦发生火灾就会产生有毒气体，且高分子材料燃烧时产生的热量大、温度高、燃烧速度快，容易造成不完全燃烧而产生大量黑烟，这些都给消防、逃难、救生等工作带来困难，然而,目前仍无制备阻燃异型PMI泡沫的相关报道，因此制备阻燃异型PMI泡沫是非常重要的。

专利CN103814068A中描述了一种先将聚甲基丙烯酰亚胺预聚板研磨造粒，然后将预聚粒子预发泡，再将粉体粘合剂和颗粒混合均匀，最后将混合物抽入模具中发泡，冷却拆模得到异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，该方法中通过将预聚板研磨成一定粒径范围的颗粒，会有很多细小的粉末无法使用，造成原料浪费，粘合剂粉末在抽料过程中容易和预发泡颗粒分离，导致最终泡沫不均匀，该泡沫无阻燃性能，若直接往物料里添加阻燃剂粉体，势必会造成颗粒之间粘接减弱，性能变差；专利CN104995243A中描述了一种通过悬浮聚合制备聚甲基丙烯酰亚胺可发粒子，然后将预聚颗粒直接入模具，翻转模具发泡得到异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，该方法虽然原料损失减少，但是相比于本体聚合，悬浮聚合得到的泡沫材料性能会降低；专利CN105793338A中描述了一种通过研磨或悬浮聚合得到预聚粒子，然后将预聚粒子用不同波长的红外光预发泡，最后预发泡粒子充入模具再发泡得到泡沫制备异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的方法，该方法使用红外波长预聚发泡，相比于热风加热预发泡，虽然效率提高了，但是设备不同部位红外光辐照强度会有很大差异，因此温度会有很大差异，预发泡粒子密度会有很大差异，要控制均匀，设备较为复杂；专利CN106459465A中描述了一种将聚甲基丙烯酰亚胺颗粒常压预发泡，然后将预发泡颗粒充入双壳挤压模具，升温减压发泡，冷却开模得到异型聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，该方法通过减压发泡，从而降低再发泡泡沫的密度梯度，但是减压发泡过程中发泡仍然较为缓慢，在整个发泡过程中会将发泡剂抽走，从而导致颗粒无法正常发泡；专利CN104497343A描述了一种以聚甲基丙烯酰亚胺废料为原料制备泡沫板材的方法，关于用废料通过模内发泡法制备异型泡沫未见报道。