一种均匀细孔的泡沫材料及其制备方法与流程

本申请涉及材料制备，尤其涉及一种具有均匀孔径的pmi泡沫材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚甲基丙烯酰亚胺(pmi)泡沫作为高性能结构材料，具有轻质高强度、耐高温及化学腐蚀、耐辐射等特性，突出的结构稳定性和力学性能是其在航空航天、轨道交通等领域具有广泛应用。pmi泡沫的主要制备工艺包括低温本体聚合高温发泡、反应挤出发泡等方法。但其发泡过程中常因成核不均导致泡孔尺寸分布宽及孔壁厚度不一等。例如，现有技术中多采用无机纳米颗粒或未改性聚合物微球作为异相成核剂，主要存在以下问题：成核剂与预聚液密度不匹配导致分层；发泡过程中颗粒易团聚导致泡孔合并出现尺寸不均匀现象；传统成核剂在pmi泡沫高温发泡阶段易分解或失效等。这些都将影响了泡沫材料的力学性能和轻量化效果。

技术实现思路

1、针对上述问题，本申请的目的即在于提供一种异相成核剂，能否克服上述问题，可制备得到具有均匀细孔结构的泡沫材料。

2、具体的，本申请提供了以下技术方案：

3、1.一种均匀细孔泡沫材料的制备方法，其包括：

4、将聚合单体材料、引发剂、发泡剂、交联剂、成核剂制得物料混合液，将所述物料混合液注入模具，通过聚合反应、加热发泡，得到具有均匀细孔的泡沫材料，其中，所述成核剂为电荷化的交联聚苯乙烯微球。

5、2.根据项1的制备方法，其中，所述电荷化的交联聚苯乙烯微球通过如下方法制备得到：

6、将交联聚苯乙烯微球浸入氯磺酸与二氯甲烷混合溶液中搅拌，反应结束后进行分层处理，收集磺酸化的微球，中和残留酸后，洗涤干燥后得到。

7、3.根据项2所述的制备方法，其中，所述交联聚苯乙烯微球的粒径为100-300nm，

8、优选地，所述氯磺酸与二氯甲烷混合溶液中氯磺酸与二氯甲烷的质量比为1:3。

9、4.根据项2所述的制备方法，其中，所述搅拌转速为50-200rpm，所述反应温度为20-50℃，反应时间为0.5-4h。

10、5.根据项1所述的制备方法，其中，所述聚合单体材料为甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯腈、丙烯腈的一种或几种，和/或所述引发剂选自过氧化苯甲酰(bpo)、过氧化二异丙苯(dcp)、偶氮二异丁腈(aibn)、偶氮二异庚腈(abvn)、偶氮二环己基甲腈(accn)中的一种或两种以上，和/或所述交联剂选自多元醇类、金属氧化物、金属盐类化合物、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或两种以上，和/所述发泡剂选自异丙醇、叔丁醇、叔戊醇、尿素、甲基脲、二甲基脲、异丁醇、正丁醇或己醇中的一种或两种以上。

11、6.根据项5所述的制备方法，其中，所述聚合单体材料为甲基丙烯酸和甲基丙烯腈，所述物料混合液中甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、电荷化的交联聚苯乙烯微球、引发剂、发泡剂、交联剂的质量比为40-70:30-50:1-5：0.1-3:1-20:1-5。

12、7.根据项1所述的制备方法，其中，所述聚合反应的温度为25-120℃，反应时间为100-350h。

13、8.根据项1所述的制备方法，其中，所述加热发泡的条件为在140-250℃温度下发泡0.5-10h。

14、9.根据项1-8任一项所述的制备方法制备得到的泡沫材料。

15、10.根据项9所述的泡沫材料，其中，所述泡沫材料的泡孔尺寸为50-200μm本申请还提供了所述多孔材料在航空航天和轨道交通领域中的应用。

16、发明的效果

17、本申请提供的泡沫材料制备方法具有以下有益技术效果：

18、1.磺酸基的负电荷通过静电排斥防止团聚，使微球在maa/man溶液中均匀悬浮，提升交联聚苯乙烯微球在溶液中的分散稳定性。

19、2.电荷化微球作为成核剂，可诱导泡孔均匀成核，获得泡孔尺寸50-200μm的pmi泡沫。

20、3.使用交联聚苯乙烯，可满足pmi泡沫的高温发泡成核温度。避免传统成核剂在高温发泡阶段的分解或失效。

21、4.无需额外分散剂，磺酸化工艺简单，适合规模化生产。

1.一种均匀细孔泡沫材料的制备方法，其包括：

2.根据权利要求1的制备方法，其中，所述电荷化的交联聚苯乙烯微球通过如下方法制备得到：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述交联聚苯乙烯微球的粒径为100-300nm，

4.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述搅拌转速为50-200rpm，所述反应温度为20-50℃，反应时间为0.5-4h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚合单体材料为甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯腈、丙烯腈的一种或几种，和/或所述引发剂选自过氧化苯甲酰(bpo)、过氧化二异丙苯(dcp)、偶氮二异丁腈(aibn)、偶氮二异庚腈(abvn)、偶氮二环己基甲腈(accn)中的一种或两种以上，和/或所述交联剂选自多元醇类、金属氧化物、金属盐类化合物、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一种或两种以上，和/所述发泡剂选自异丙醇、叔丁醇、叔戊醇、尿素、甲基脲、二甲基脲、异丁醇、正丁醇或己醇中的一种或两种以上。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述聚合单体材料为甲基丙烯酸和甲基丙烯腈，所述物料混合液中甲基丙烯酸、甲基丙烯腈、电荷化的交联聚苯乙烯微球、引发剂、发泡剂、交联剂的质量比为40-70:30-50:1-5：0.1-3:1-20:1-5。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚合反应的温度为25-120℃，反应时间为100-350h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述加热发泡的条件为在140-250℃温度下发泡0.5-10h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的泡沫材料。

10.根据权利要求9所述的泡沫材料，其中，所述泡沫材料的泡孔尺寸为50-200μm。