專利名稱：共聚物泡沫塑料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種塑料及其制備方法，尤其涉及一種共聚物泡沫塑料及其制備方法。
背景技術：
在樹脂基復合材料的結構設計中，夾層結構復合材料是一種典型的輕質、高 強、高模量結構設計方案，它將面板(鋁合金、玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維)的高強度 和高模量與夾芯的低密度和高剛性有機結合起來，形成了輕質、高強和高剛性的結構復 合材料，在飛機、火箭、雷達、造船、交通運輸、醫(yī)療器械等行業(yè)中有著極其重要的應 用價值。夾層結構復合材料中所使用的夾層材料主要有蜂窩芯材、輕木和泡沫塑料。能 夠用作夾芯的泡沫塑料品種主要有硬質聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、 丙烯腈一苯乙烯共聚物(SAN)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)等泡沫塑 料。在這些泡沫塑料中，以德國德固薩公司和日本積水化學公司生產(chǎn)的聚甲基丙烯 酰亞胺(PMI)泡沫塑料的力學性能、耐熱性能、抗蠕變性能最為優(yōu)異，由它所制備的夾 層結構復合材料性能也是最好的。PMI泡沫塑料具有100%的閉孔結構，大分子中存在 大量的酰亞胺環(huán)以及分子間大的作用力提供了其耐熱性、強度和剛度，是目前強度和剛 度最高的耐熱泡沫塑料(180 240°C )，其高溫下具有高的抗蠕變性能使得該泡沫塑料 能夠適用需要高溫、高壓固化的樹脂和預浸料，能承受190°C的共固化工藝對泡沫尺寸穩(wěn) 定性的要求。與樹脂之間具有良好的粘結性使得界面粘結強度高，因而適合作為高性能 夾層結構中的芯層材料使用，并可以取代蜂窩結構，而且各向同性，容易經(jīng)過機械加工 成為各種形狀復雜的截面形狀，并且不含任何氟利昂，屬于環(huán)保型材料，防火性能達到 FAR25.853和AITM等有關標準，代表者高性能聚合物結構泡沫塑料的最新發(fā)展領域。美國專利5928459報道了一種以甲基丙烯酸和甲基丙腈為單體的PMI泡沫塑料的制備方法，該發(fā)明以40-60wt%&甲基丙烯腈和60-40wt%的甲基丙烯酸為主單體，加 入0-20wt%的第三單體，加入0.5-8wt%的甲酰胺和3-8個碳原子的一元脂肪醇組成的混 合發(fā)泡劑，加入0.005-5wt%的不飽和乙烯基混合物為交聯(lián)劑，在至少一種引發(fā)劑的作用 下聚合成共聚物。然后在200-260 C溫度范圍內發(fā)泡，100-130°C下熱處理2-6h，再 在180-220°C下熱處理32-64h。最終制備出能夠經(jīng)受200°C、0.2-0.7MPa條件成型夾層 結構復合材料的PMI泡沫塑料。但是這種泡沫塑料的成本控制不是十分理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的技術目的在于提供一種成本適中的高性能共聚物泡沫塑料及其制備方法。本發(fā)明的技術目的通過以下技術方案實現(xiàn)
一種共聚物泡沫塑料，由單體、引發(fā)劑、發(fā)泡劑等經(jīng)過聚合反應生成，其中， 該組分配比如下共聚單體甲基丙烯酸32 72wt%，共聚單體丙烯晴68 28wt%，引 發(fā)劑0.08 0.50wt%，發(fā)泡劑1.0 9.0wt% ；該引發(fā)劑選自過氧化有機酸酯。上述的共聚物泡沫塑料，其中，該引發(fā)劑選自過氧化新戊酸叔丁酯、過氧化 2_乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化新癸酸枯基酯、過氧化新庚酸1， 1- 二甲基-3-羥基-丁酯中的一種或其組合物。上述的共聚物泡沫塑料，其中，該發(fā)泡劑選自碳酰胺、甲酰胺、乙酰胺、3-8個 碳原子的脂肪醇中的任意一種或其組合物。上述的共聚物泡沫塑料，其中，還包含交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑的重量份比為0 4.2wt%。
上述的共聚物泡沫塑料，其中，該交聯(lián)劑選自不飽和酰胺。上述的共聚物泡沫塑料，其中，還包含成核劑，該成核劑的重量份比為0 3.0wt%。上述的共聚物泡沫塑料，其中，還包含密度控制劑，該的密度控制劑的重量份 比為0 0.42wt%。上述的共聚物泡沫塑料，其中，還包含分子量調節(jié)劑，該的分子量調節(jié)劑選自 正十二烷烷基硫醇、一乙醇胺、乙二胺、異丙醇中的任意一種或其組合物，其重量份比 為 0.10wt%。上述的共聚物泡沫塑料的制備方法，其中，制備步驟如下(1)將組分按照配比配料，倒入容器，均勻混合制成原料液；之后將原料液注 入四周用橡膠條密封并夾持至一定厚度的兩塊玻璃板組成的透明模具之內；(2)將灌有原料液的水浴容器放入強循環(huán)水浴裝置中，在水溫35 65°C的條件 下，水浴22 75h，聚合形成共聚物；(3)將第(2)步得到的共聚物在180 220°C的強循環(huán)熱空氣中進行自由發(fā)泡， 制備出共聚物泡沫塑料；(4)將第(3)步得到的共聚物泡沫塑料在120 180°C的熱空氣中進行后熱處理 4 13h。上述的制備方法，其中，所述步驟(3)中還包含預熱步驟，預熱步驟為將步驟 (2)中得到的共聚物在120 160°C下預熱1 6h，之后發(fā)泡。由于采用上述技術方案，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明共聚物泡沫塑料由于采用了丙烯晴代替價格昂貴的甲基丙烯晴，使得 共聚物泡沫塑料相比PMI泡沫塑料的成本大幅度下降，泡沫塑料的原材料成本只有PMI 泡沫塑料售價的7-10%，成本得到很好的控制。2、本發(fā)明共聚物泡沫塑料由于采用了交聯(lián)劑、成核劑、密度控制劑、分子量 調節(jié)劑等助劑，使得該泡沫塑料力學性能和耐熱性能得到提高、泡孔尺寸變小且分布均 勻、密度范圍廣，并能夠適應各種應用。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明進行進一步地說明，以便更好地理解本發(fā)明。
一種共聚物泡沫塑料，由單體、引發(fā)劑、發(fā)泡劑經(jīng)過聚合反應生成，其中，該 組分配比如下共聚單體甲基丙烯酸32 72wt%，共聚單體丙烯晴68 28wt%，引發(fā) 劑0.08 0.50wt%，發(fā)泡劑1.0 9.0wt% ；該引發(fā)劑選自過氧化有機酸酯。其制備步驟如下(1)將組分按照配比配料，倒入容器，均勻混合制成原料液；之后將原料液注 入四周用橡膠條密封并夾持至一定厚度的兩塊玻璃板組成的透明模具之內；(2)將灌有原料液的水浴容器放入強循環(huán)水浴裝置中，在水溫35 65°C的條件 下，水浴22 75h，聚合形成共聚物；(3)將第(2)步得到的共聚物在180 220°C的強循環(huán)熱空氣中進行自由發(fā)泡， 制備出共聚物泡沫塑料；(4)將第(3)步得到的共聚物泡沫塑料在120 180°C的熱空氣中進行后熱處理 4 13h。該共聚物泡沫塑料的組分中，甲基丙烯酸的含量較佳為37 67wt%，丙烯晴的 含量較佳為63 33wt%。引發(fā)劑選自過氧化有機酸酯，較佳為選自過氧化新戊酸叔丁 酯、過氧化2-乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化新癸酸枯基酯、過氧化新 庚酸1，1-二甲基-3-羥基-丁酯中的一種或其組合物，優(yōu)選為過氧化新戊酸叔丁酯、過 氧化新癸酸枯基酯和過氧化新庚酸1，1-二甲基-3-羥基-丁酯的組合物。引發(fā)劑的含 量較佳為基于甲基丙烯酸和丙烯晴的組合物總重量的0.20 0.40wt%。發(fā)泡劑選自選自 碳酰胺、甲酰胺、乙酰胺、3-8個碳原子的脂肪醇中的任意一種或其組合物，較佳地選自 碳酰胺、甲酰胺、丙二醇、戊醇中的一種或其組合物，優(yōu)選為碳酰胺或甲酰胺。發(fā)泡劑 的含量較佳為基于甲基丙烯酸和丙烯晴的組合物總重量的2.0 8.0wt%。以碳酰胺、甲 酰胺為發(fā)泡劑時，不但可以產(chǎn)生NH3進行物理發(fā)泡，而且其分子上的胺基和其分解后生 成的NH3可以與聚合物反應，聚合物鏈節(jié)上的羧基進行縮合環(huán)化成酸酐基，之后胺基以 及其分解后產(chǎn)生的NH3可以與該酸酐基發(fā)生反應，取代其上的氧原子，形成新的酰亞胺 環(huán)，增加聚合物的環(huán)化率和分子間的作用力。該共聚物泡沫塑料的制備方法步驟(4)中的熱處理過程還可以分為兩個階段或 者兩個階段以上，而且各個階段的溫度不同。更佳為各個階段的溫度逐漸升高。經(jīng)過這 個熱處理階段，可以使得該共聚物泡沫塑料具有良好的耐熱性能。這是因為，在該處理 過程中，聚合單體丙烯晴的鏈節(jié)會發(fā)生-CN的縮合成環(huán)反應，形成梯形的鏈段。該共聚物泡沫塑料的制備方法步驟(3)中發(fā)泡步驟之前還可以包含預熱步驟， 預熱步驟為將步驟(2)中得到的共聚物在120 160°C下預熱1 6h。該預熱步驟可以 縮短制備方法步驟(2)和(3)的時間，進一步提高共聚物的分子量，并減少未反應物的數(shù) 量。熱處理過程使得該共聚物具有優(yōu)秀的力學性能。熱處理對該共聚物的力學性能的影 響如表1所示。表1熱處理對共聚物力學性能的影響
力學性能未熱處理經(jīng)熱處理
權利要求
1. 一種共聚物泡沫塑料，由單體、引發(fā)劑、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑、成核劑、密度控制劑 經(jīng)過聚合反應生成，其特征在于組分配比如下共聚單體甲基丙烯酸32 72wt%，共 聚單體丙烯晴68 ^wt%，引發(fā)劑0.08 0.50wt%，發(fā)泡劑1.0 9.0wt% ；交聯(lián)劑0 4.2wt% ；成核劑0 3.0Wt% ；密度控制劑0 0.10Wt% ；所述引發(fā)劑選自過氧化有機酸
2.根據(jù)權利要求1所述的共聚物泡沫塑料，其特征在于所述的引發(fā)劑選自過氧化 新戊酸叔丁酯、過氧化2-乙基己酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化新癸酸枯基 酯、過氧化新庚酸1，1-二甲基-3-羥基-丁酯中的一種或其組合物。
3.根據(jù)權利要求1所述的共聚物泡沫塑料，其特征在于所述的發(fā)泡劑選自碳酰 胺、甲酰胺、乙酰胺、3-8個碳原子的脂肪醇中的任意一種或其組合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的共聚物泡沫塑料，其特征在于還包含交聯(lián)劑，所述交聯(lián) 劑的重量份比為0 4.2wt%。
5.根據(jù)權利要求5所述的共聚物泡沫塑料，其特征在于所述交聯(lián)劑選自不飽和酰胺。
6.根據(jù)權利要求1所述的共聚物泡沫塑料，其特征在于還包含成核劑，所述成核 劑的重量份比 為0 3.0wt%。
7.根據(jù)權利要求1所述的共聚物泡沫塑料，其特征在于還包含密度控制劑，所述 的密度控制劑的重量份比為0 0.42wt%。
8.根據(jù)權利要求1所述的共聚物泡沫塑料，其特征在于還包含分子量調節(jié)劑，所 述的分子量調節(jié)劑選自正十二烷烷基硫醇、一乙醇胺、乙二胺、異丙醇中的任意一種或 其組合物，其重量份比為0 0.10Wt%。
9.一種根據(jù)權利要求1-8中任意一項所述的共聚物泡沫塑料的制備方法，其特征在于 制備步驟如下(1)將組分按照配比配料，倒入容器，均勻混合制成原料液；之后將原料液注入四 周用橡膠條密封并夾持至一定厚度的兩塊玻璃板組成的透明模具之內；(2)將灌有原料液的水浴容器放入強循環(huán)水浴裝置中，在水溫35 65°C的條件下， 水浴22 75h，聚合形成共聚物；(3)將第(2)步得到的共聚物在180 220°C的強循環(huán)熱空氣中進行自由發(fā)泡，制備 出共聚物泡沫塑料；(4)將第( 步得到的共聚物泡沫塑料在120 180°C的熱空氣中進行后熱處理4 13h。
10.根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中還包含預熱步 驟，預熱步驟為將步驟O)中得到的共聚物在120 160°C下預熱1 &h，之后發(fā)泡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種共聚物泡沫塑料及其制備方法，該泡沫塑料原料為甲基丙烯酸32～72wt％，丙烯晴68～28wt％，引發(fā)劑0.08～0.50wt％、發(fā)泡劑1.0～9.0wt％，引發(fā)劑選自過氧化有機酸酯；制備步驟如下在水溫35～65℃下，聚合22～75h；將得到的可發(fā)泡共聚片在180～220℃的強循環(huán)熱空氣中進行自由發(fā)泡，制備出該共聚物泡沫塑料；將得到的該共聚物泡沫塑料在120～180℃的熱空氣中進行熱處理4～12h。該共聚物泡沫塑料采用丙烯晴代替價格昂貴的甲基丙烯晴，使用過氧化有機酸酯代替偶氮化合物，在成本得到控制的同時，性能也得到保障。
文檔編號C08L33/02GK102020821SQ200910176780
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月21日 優(yōu)先權日2009年9月21日
發(fā)明者張一鳴, 張廣成, 苑初明 申請人:徐水森博沃材料科技有限公司