聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料的制备与表征.ppt

聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫塑料的制备与表征 Preparation and Characterization of Polymethacrylimide Foams 报告人：谢克磊 Speaker:Xie Ke-lei 指导教师：曲春艳 Adviser: Qu Chun-yan 本报告分为四部分： 1 引言 2 实验部分 3 结果与讨论 4 结论 1 引言 聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫塑料介绍。 1.1 分子结构： Methacrylic acid Methacrylonitrile Methacrylimide 1.2 性能特点： （1）成型加工容易； （2）可热压成形； （3）与其他树脂或塑料的兼容性好； （4）耐化学腐蚀性能优异； （5）高强度重量比（见表1）； （6）具有良好的耐热变形能力、耐蠕变性和绝缘性； 品种 比抗拉强度 （ MPa/kg）cm3 比弹性模量 （MPa/kg）cm3 PUR 0.2 0.75 PVC 0.22 0.78 PMI 0.3 1.35 Table.1Strength-to-weight ratio comparison of PMI to PUR and PVC Figure 2: PMI cored components for Delta 4: payload fairing; payload adapter; interstage; centre body;thermal shield; booster nose cones. Figure 1: Fully-bagged half payload fairing for the Delta 2. A340 A380 Precisely machined and thermoformed A-profiles. Figure 3 Westlands EH101 helicopterFigure 4: Figure 5 Duewag设计的轻量化的 有轨电车车体中段 SchindlerTechnik公司制造的 自承载式货车车体 图6 图7 TypesApplications Rohacell IG工业用 Rohacell P压制成形，非均质 Rohacell A航空用 Rohacell WF要求较高热变形温度的航空用制品 Rohacell XT弹道导弹截击机（BMI）应用的航空制品 Rohacell HF高频应用 Rohacell FX要求高断裂伸长率的制品 Rohacell S自熄性品种 Rohacell LS扬声器应用 Rohacell EC电异型 1.3 国内外的发展状况 Table.2 Main types and applications of PMI foams ROHACELL Type Density Kg/m3 Compression strength MPa Tensile strength MPa Bending strength MPa Shear strength MPa Tensile modulus MPa Breaking elongation % Heat shape retention temperatu re 31 IG320.41.00.80.4363.5180 51 IG520.91.91.60.8704.0180 71 IG751.52.82.51.3924.5180 110 IG1103.03.54.52.41604.5180 P1701706.57.510.54.53205.0130 P1901907.88.512.55.53806.0130 31A320.41.00.80.4363.5180 51A520.91.91.60.8704.0180 71A751.52.82.51.3924.5180 51WF520.81.61.60.8753.0205 71WF751.72.22.91.31053.0200 110WF1103.63.75.22.41803.0200 200WF 300WF 205 300 9.0 15.7 6.8 10.3 12.05.0 7.8 350 367 3.5 3.5 200 190 51S520.71.11.60.6503.5190 71S751.51.92.91.2903.5190 110S1102.83.25.22.21503.5190 Table.3 Main types and performances of PMI foams 2 实验部分 原料规格来源 甲基丙烯酸(MAA)分析纯天津市科密欧试剂开发中心 甲基丙烯腈(MAN)分析纯美国ACROS ORGANICS公司 过氧化二苯甲酰(BPO)分析纯上海沁威化工有限公司 偶氮二异丁腈（AIBN）分析纯上海沁威化工有限公司 过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) N,N-二甲基甲酰胺（DMF） 分析纯 分析纯 南通大晟化学品有限公司 国药集团化学试剂有限公司 正丁醇分析纯国药集团化学试剂有限公司 叔丁醇分析纯国药集团化学试剂有限公司 氧化镁分析纯市售 2.1实验原料 MAA MAN Mixed monomers MgO InitiatorsBlowing agents Dissolved with stiring The reactive mixed solutions Pre-polymerizationPost-polymerization Expandable MAA/MAN copolymers Pre-heatingFoamingPost-treatmentPMI foams 2.2 PMI 泡沫塑料的制备 3 结果与讨论 3.1 共聚反应过程的研究： （1）可发泡的MAA/MAN共聚物的制备按照本体浇注的方法进行， 反应过程中体积收缩大； （2）MAA和MAN发生自由基共聚反应；反应方程式如（1）所示 。 （3） 采用BPO和TBPB作为引发剂，DMF可与之构成氧化还原引 发体系，反应在较低的温度下有理想的聚合速度； （4）生成的MAA/MAN共聚物具有一定的交联度。 3.2 发泡过程的研究 3.2.1 发泡过程机理的研究： （1）PMI泡沫塑料的成型和定型过程分为气泡核的形成、气泡核 的膨胀和泡体的固化成型三个阶段； （2）气泡核的形成按照分子架理论进行； （3）聚合物中相邻的MAA和MAN链节会发生环化反应生成六元酰 亚胺结构，反应方程式如（2）所示； （4）聚合物中的聚甲基丙烯腈嵌段相邻的-CN会发生分子重排反应 ，形成梯形结构，反应方程式如（3）所示； （5）聚合物中的聚甲基丙烯酸嵌段中相邻的-COOH之间发生脱水反 应生成六元酸酐环结构，反应方程式如（4）所示。 3.2.2 两步法发泡 图8 PMI泡沫塑料的制备工艺 Fig.8 The preparation process of PMI foams (1)Preheating time (2)Foaming time with preheating (3)Foaming time without preheating 3.2.3 泡沫塑料的热处理 1 除去可能残余的发泡剂分子； 2 提高分子链上的成环率。 Density（ Kg/cm3） Compression strength (MPa) Tensile strength (MPa) Bending strength (MPa) Tensile modulus (MPa) Breaking elongation (%) 2059.56.716.32383.9 Tab.4 Main performances of polymethacylimide foams 3.3 PMI泡沫塑料的机械性能 Fig. 9.FTIR curves of expandable MAN/MAA copolymers and their foams a- expandable MAN/MAA copolymers b-PMI foams before heat treatment c- PMI foams after heat treatment 3.3 红外光谱分析 3.4 PMI泡沫泡孔结构分析 Fig.10. Microgram of polymethacrylimide foams 3.5 耐热性分析 3.5.1差示扫描量热法（DSC）分析 Fig.11. DSC curve of polymethacrylimide foams 3.5.2 热失重（TG）分析 Fig.12. TG curve of PMI foams 4 结论 () 以MAN和MAA为单体加入引发剂、发泡剂、交联剂、促进剂 ，采用本体浇注的方法，经自由基共聚合制得可发泡的 MAN/MAA共聚物，再经高温发泡和后处理后可制得性能优异的 聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料。 () 通过红外光谱分析发现，在发泡过程中，发生了环化反应生 成了六元酰亚胺环状结构，所制得的聚甲