CN101289565A - 聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料及其制备方法，该复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以无机纳米材料为增强材料，其制备方法是用高速搅拌和功率超声将无机纳米材料均匀分散在含有引发剂、发泡剂、阻聚剂、交联剂、表面活性剂及脱模剂等助剂的甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯腈单体体系中，并在一定条件下经引发剂引发共聚，形成轻度交联的甲基丙烯酸－甲基丙烯酰胺－甲基丙烯腈共聚物/无机纳米复合材料，再经过一定程序升温，在高温下发泡并发生酰亚胺环反应制得聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料。由于无机纳米材料的加入，本发明的复合材料的力学性能和耐热性能有了明显的提高。
Description
技术领域
本发明涉及高分子泡沫/无机纳米复合材料，尤其涉及聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，高分子泡沫/无机纳米复合材料是一种无机填料以纳米尺度分散在高分子泡沫基体中的复合材料。在纳米尺度下，无机增强材料在填充量很少的情况下可极大地提高材料的物理机械性能，并提高材料的热变形温度。聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料由于其优异的机械性能和较高的耐热性能而广泛得到应用，尤其是作为隔热材料和复合材料泡沫芯材的应用。现今尚无采用无机纳米材料增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的成功先例，如能将无机纳米材料与聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料结合起来，有望得到性能更好的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料——聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是利用纳米材料的增强效应，提供一种强度更大、热变形温度更高、综合性能更加优越的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料以及该材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以无机纳米材料为增强材料，复合材料中还包括有各种添加剂，所述聚甲基丙烯酰亚胺基体、无机纳米材料和添加剂的质量百分比分别为：
聚甲基丙烯酰亚胺基体 82％～89％
无机纳米材料 1.5％～8.5％
添加剂 4％～16％。
上述聚甲基丙烯酰亚胺基体是由引发剂引发甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯腈和交联剂共聚，得到轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物，并经高温酰亚胺化制得，所述添加剂包括表面活性剂、脱膜剂、阻聚剂和发泡剂。
上述无机纳米材料可以为蒙脱土、纳米SiO2、纳米CaCO3或者有机包覆纳米CaCO3，所述无机纳米材料的粒径为30～100nm。所述蒙脱土是采用十八烷基伯胺盐化学处理的有机蒙脱土，层间距为2.02～2.26nm。
本发明还提供了一种所述聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、按下述组分及其质量份数准备所需的原料：
单体 100份
无机纳米材料 0.65～10份
阻聚剂 0.01～0.05份
引发剂 0.1～1份
发泡剂 5～20份
交联剂 0.2～1.5份
表面活性剂 0.5～2份
脱模剂 0.1～0.5份；
上述原料中的单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯腈的混合物，三者之间的质量比为(40～70)∶(10～40)∶(20～50)，所述无机纳米材料为蒙脱土、纳米SiO2、纳米CaCO3或者有机包覆纳米CaCO3；
(2)、将原料中的单体、无机纳米材料以及阻聚剂混合，在25～35℃温度下通过高速搅拌或功率超声使无机纳米材料分散均匀，得到A料；
(3)、将上述A料与已准备的引发剂、发泡剂、交联剂、表面活性剂和脱模剂混合，搅拌均匀并超声分散3～4小时，得到B料；
(4)、将上述B料置于密封的玻璃板之间，在35～70℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/无机纳米复合材料；
(5)、将得到的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/无机纳米复合材料在130～180℃温度下处理20～200分钟，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料。
上述方法中使用的阻聚剂可以是对叔丁基邻苯二酚、对苯醌、2，6-二硝基对甲酚、1，4-萘醌、氢醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、对二苯酚或2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或多种。
上述方法中使用的引发剂是能够产生自由基的有机偶氮化合物或有机过氧化物的一种或多种。例如该引发剂可以是偶氮二异丁腈、偶氮二叔丁腈、2，2-偶氮双(异-2，4-二甲基戊腈)、偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)]二氢化物、过氧化二乙酰、过氧化二辛酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二-2，4-二苯甲酰、2，5-二甲基-2，5-双-(过氧化苯甲酰)己烷、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化-2-乙基-己酸叔丁酯、过氧化-2-乙基-甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、2，5-二甲基-2，5-双-(叔丁过氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5-双-(过氧化二-2-乙基己酰)己烷、2，5-二甲基-2，5-双-(过氧化3，3，5-三甲基己酰)己烷、2，5-二甲基-2，5-双-(过氧化异壬酰)己烷、1，1-双-(过氧化叔丁基)环己烷、1，1-双-(过氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基环己烷、2，2-双-(过氧化叔丁基)丙烷、2，2-双-(过氧化叔丁基)己烷、2，2-双-(过氧化叔丁基)丁烷、2，2-双-(4，4-二叔丁基过氧化环己基)丙烷、过氧化二叔丁基、过氧化氢叔丁基、过氧化二特丁基醚、过氧化二异丙苯、过氧化羟基异丙苯、过氧化环己酮、过氧化甲乙酮、乙酰过氧化磺酰环己烷、过氧化二-(4-氯苯甲酰)、2，2-过氧化二氢丙烷、2，5-二甲基-2，5-过氧化二氢己烷或过氧化新癸酸枯基酯中的一种或多种。
上述方法中使用的发泡剂可以是含有2～9个碳原子的脂肪族醇、5～9个碳原子的烷烃、5～9个碳原子的环烷烃、脲、一甲基脲、N，N-二甲基脲、乙二胺、四氢呋喃、甲酰胺、甲酸或乙酸中的一种或多种。
上述方法中使用的交联剂可以是二乙烯基苯、二乙烯基苯甲酮、二乙烯基苷、二丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸锌或甲基丙烯酸钙中的一种或多种。
上述方法中使用的表面活性剂可以是硅油、OP表面活性剂、曲拉通或吐温-80中的一种或多种。
上述方法中使用的脱模剂可以是硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酸酰胺中的一种或多种。
与现有技术相比，本发明的优点在于通过利用无机纳米材料增强聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，提高了聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的强度和热变形温度，也有助于改善聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的阻燃性能。本发明的复合材料是采用无机纳米材料改性聚甲基丙烯酰亚胺泡沫得到，进一步提高了聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的物理机械性能和耐热性能，为聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的研究和性能改善提供了新的路径。
具体实施方式
实施例1
一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料，该复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以蒙脱土为增强材料，聚甲基丙烯酰亚胺基体的质量百分数为83.7％，蒙脱土增强材料的质量百分数为6.7％，余量为各种添加剂，蒙脱土的粒径为85nm，蒙脱土的层间距为2.16nm。所述复合材料通过以下步骤制备得到：
(1)、将8kg蒙脱土和0.01kg对叔丁基邻苯二酚与100kg单体(甲基丙烯酸70kg、甲基丙烯酰胺10kg和甲基丙烯腈20kg)混合，充分搅拌后在35℃温度下用功率超声使蒙脱土分散均匀，得到A料；
(2)、将所得的A料与0.5kg引发剂、10kg发泡剂、0.2kg二乙烯基苯、0.5kg硅油和0.5kg硬脂酸锌混合，搅拌均匀并超声分散4小时，得到B料；所述的0.5kg引发剂包括0.2kg的偶氮[2-(2-咪唑啉-2-基)]二氢化物和0.3kg的1，1-双-(过氧化叔丁基)环己烷，所述的10kg发泡剂包括5kg正己烷和5kg四氢呋喃；
(3)、将所得的B料置于密封的玻璃板之间，在45℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料；
(4)、将轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料在150℃温度下处理3小时，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料。
本实施例制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的密度为90kg/m3，拉伸强度为2.71MPa，拉伸模量128MPa，热变形温度171℃。
对比产品：所述对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料)的制备工艺流程及控制参数与实施例1的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料相同，但对比产品制备工艺的第(1)步中未添加蒙脱土，其余的原料及添加量也与实施例1相同。所制得的对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)材料的密度为90kg/m3，拉伸强度为2.35MPa，拉伸模量116MPa，热变形温度163℃。
经过对比可以发现，本发明的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的拉伸强度和热变形温度有了明显的提高。
实施例2
一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料，该复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以纳米SiO2为增强材料，聚甲基丙烯酰亚胺基体的质量百分数为84.8％，纳米SiO2增强材料的质量百分数为8.3％，余量为各种添加剂，纳米SiO2粒径为65nm。该复合材料通过以下步骤制备得到：
(1)、将10kg纳米SiO2和0.05kg1，4-萘醌与100kg单体(甲基丙烯酸40kg、甲基丙烯酰胺30kg、甲基丙烯腈30kg)混合，进行搅拌后在35℃温度下用功率超声使纳米SiO2分散均匀，得到A料；
(2)、将所得的A料与1.0kg引发剂、5kg发泡剂、1.5kg甲基丙烯酸镁、2kg硅油和0.1kg硬脂酸钙混合，搅拌均匀并超声分散4小时，得到B料；所述的1kg引发剂包括0.5kg偶氮二叔丁腈、0.2kg过氧化-2-乙基-甲酸叔丁酯和0.3kg1，1-双-(过氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基环己烷，所述的5kg发泡剂包括2.5kg环己烷和2.5kg甲酸；
(3)、将所得的B料置于密封的玻璃板之间，在40℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/SiO2纳米复合材料；
(4)、将轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/SiO2纳米复合材料在150℃温度下处理3小时，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料。
本实施例制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料的密度为128kg/m3，拉伸强度为3.60MPa，拉伸模量201MPa，热变形温度183℃。
对比产品：所述对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)材料的制备工艺流程及控制参数与实施例2的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料相同，但对比产品制备工艺的第(1)步中未添加纳米SiO2，其余的原料及添加量也与实施例2相同。所制得的对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)材料的密度为128kg/m3，拉伸强度为3.42MPa，拉伸模量183MPa，热变形温度171℃。
经过对比可以发现，本发明的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料的拉伸强度和热变形温度有了明显的提高。
实施例3
一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料，该复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以蒙脱土为增强材料，聚甲基丙烯酰亚胺基体的质量百分数为82.3％，蒙脱土增强材料的质量百分数为5.3％，余量为各种添加剂，蒙脱土的粒径为75nm，蒙脱土的层间距为2.06nm。该复合材料通过以下步骤制备得到：
(1)、将0.65kg蒙脱土和0.01kg对羟基苯甲醚与100kg单体(甲基丙烯酸50kg、甲基丙烯酰胺25kg、甲基丙烯腈25kg)混合，充分搅拌后在35℃温度下用功率超声使蒙脱土分散均匀，得到A料；
(2)、将所得的A料与0.2kg引发剂、20kg发泡剂、0.2kg二乙烯基苯甲酮、0.5kg吐温-80和0.2kg硬脂酸酰胺混合，搅拌均匀并超声分散4小时，得到B料；所述的0.2kg引发剂包括0.1kg过氧化-2-乙基-己酸叔丁酯和0.1kg过氧化氢叔丁基；所述的20kg发泡剂包括5kg脲、5kg正己烷和10kg甲酸；
(3)、将所得的B料置于密封的玻璃板之间，在40℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料；
(4)、将轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料在150℃温度下处理3小时，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料。
本实施例制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的密度为50kg/m3，拉伸强度为1.72MPa，拉伸模量65MPa，热变形温度165℃。
对比产品：所述对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料)的制备工艺流程及控制参数与实施例3的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料相同，但对比产品制备工艺的第(1)步中未添加蒙脱土，其余的原料及添加量也与实施例3相同。所制得的对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)材料的密度为50kg/m3，拉伸强度为1.70MPa，拉伸模量62MPa，热变形温度161℃。
经过对比可以发现，本发明的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的拉伸强度和热变形温度有了明显的提高。
实施例4
一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料，该复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以蒙脱土为增强材料，聚甲基丙烯酰亚胺基体的质量含量为84.9％，蒙脱土增强材料的质量含量为5.1％，余量为各种添加剂，蒙脱土的粒径为85nm，蒙脱土的层间距为2.16nm。该复合材料通过以下方法步骤制备得到：
(1)、将6kg蒙脱土和0.01kg氢醌与100kg单体(甲基丙烯酸60kg、甲基丙烯酰胺20kg、甲基丙烯腈20kg)混合，进行搅拌后在35℃温度下用功率超声使蒙脱土分散均匀，得到A料；
(2)、将所得的A料与0.6kg引发剂、10kg发泡剂、0.5kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、1kg硅油和0.3kg硬脂酸镁混合，搅拌均匀并超声分散4小时，得到B料；所述的0.6kg引发剂包括0.2kg偶氮二异丁腈、0.2kg过氧化新戊酸叔丁酯和0.2kg过氧化二特丁基醚，所述的10kg发泡剂包括5kg戊醇、3kg辛烷和2kg甲酰胺；
(3)、将所得的B料置于密封的玻璃板之间，在45℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料；
(4)、将轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料在150℃温度下处理3小时，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料。
本实施例制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的密度为83kg/m3，拉伸强度为2.66MPa，拉伸模量108MPa，热变形温度178℃。
对比产品：所述对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料)的制备工艺流程及控制参数与实施例4的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料相同，但对比产品制备工艺的第(1)步中未添加蒙脱土，其余的原料及添加量也与实施例4相同。所制得的对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)材料的密度为83kg/m3，拉伸强度为2.52MPa，拉伸模量101MPa，热变形温度170℃。
经过对比可以发现，本发明的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的拉伸强度和热变形温度有了明显的提高。
实施例5
一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料，该复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以纳米蒙脱土为增强材料，聚甲基丙烯酰亚胺基体的质量百分数为88.3％，蒙脱土增强材料的质量百分数为1.8％，余量为各种添加剂，蒙脱土的粒径为85nm，蒙脱土的层间距为2.16nm。该复合材料通过以下方法步骤制备得到：
(1)、将2kg蒙脱土和0.01kg氢醌与100kg单体(甲基丙烯酸50kg、甲基丙烯酰胺10kg、甲基丙烯腈40kg)混合，进行搅拌后在35℃温度下用功率超声使蒙脱土分散均匀，得到A料；
(2)、将所得的A料与1kg引发剂、8kg发泡剂、0.5kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、2kg硅油和0.3kg硬脂酸镁混合，搅拌均匀并超声分散4小时，得到B料；所述的1kg引发剂包括0.3kg1，1-双-(过氧化叔丁基)-3，3，5-三甲基环己烷、0.3kg2，2-过氧化二氢丙烷和0.4kg过氧化二特丁基醚，所述的8kg发泡剂包括2kg甲酸、3kg辛烷和3kg甲酰胺；
(3)、将所得的B料置于密封的玻璃板之间，在45℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料；
(4)、将轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/蒙脱土纳米复合材料在150℃温度下处理3小时，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料。
本实施例制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的密度为109kg/m3，拉伸强度为3.30MPa，拉伸模量163MPa，热变形温度175℃。
对比产品：所述对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料)的制备工艺流程及控制参数与实施例5的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料相同，但对比产品制备工艺的第(1)步中未添加蒙脱土，其余的原料及添加量也与实施例5相同。所制得的对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)材料的密度为109kg/m3，拉伸强度为3.19MPa，拉伸模量157MPa，热变形温度168℃。
经过对比可以发现，本发明的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/蒙脱土纳米复合材料的拉伸强度和热变形温度有了明显的提高。
实施例6
一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料，该复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以纳米SiO2为增强材料，聚甲基丙烯酰亚胺基体的质量含量为84.3％，SiO2纳米增强材料的质量含量为3.3％，余量为各种添加剂，纳米SiO2粒径为90nm。该复合材料是通过以下步骤制备得到：
(1)、将4kg纳米SiO2和0.01kg2，6-二硝基对甲酚与100kg单体(甲基丙烯酸60kg、甲基丙烯酰胺10kg、甲基丙烯腈30kg)混合，进行搅拌后在35℃温度下用功率超声使纳米SiO2分散均匀，得到A料；
(2)、将所得的A料与0.8kg引发剂、12kg发泡剂、1kg二甲基丙烯酸乙二醇酯、1.5kg硅油和0.5kg硬脂酸镁混合，搅拌均匀并超声分散4小时，得到B料；所述的0.8kg引发剂包括0.3kg2，5-二甲基-2，5-双-(过氧化二-2-乙基己酰)己烷、0.3kg2，2-过氧化二氢丙烷和0.2kg过氧化氢叔丁基，所述的12kg发泡剂包括4kg己醇、4kg辛烷和4kg环己烷；
(3)、将所得的B料置于密封的玻璃板之间，在45℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/SiO2纳米复合材料；
(4)、将轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/SiO2纳米复合材料在150℃温度下处理3小时，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料。
本实施例制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料的密度为68kg/m3，拉伸强度为2.33MPa，拉伸模量85MPa，热变形温度170℃。
对比产品：所述对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料)的制备工艺流程及控制参数与实施例6的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料相同，但对比产品制备工艺的第(1)步中未添加纳米SiO2，其余的原料及添加量也与实施例6相同。所制得的对比产品(聚甲基丙烯酰亚胺泡沫)材料的密度为68kg/m3，拉伸强度为2.19MPa，拉伸模量80MPa，热变形温度159℃。
经过对比可以发现，本发明的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/SiO2纳米复合材料的拉伸强度和热变形温度有了明显的提高。
Claims (10)
1、一种聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述复合材料是以聚甲基丙烯酰亚胺为基体，以无机纳米材料为增强材料，复合材料中还包括有各种添加剂，所述聚甲基丙烯酰亚胺基体、无机纳米材料和添加剂的质量百分比分别为：
聚甲基丙烯酰亚胺基体 82％～89％
无机纳米材料 1.5％～8.5％
添加剂 4％～16％。
2、根据权利要求1所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述聚甲基丙烯酰亚胺基体是由轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物经高温酰亚胺化制得，所述添加剂包括表面活性剂、脱膜剂、阻聚剂和发泡剂。
3、根据权利要求1或2所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述无机纳米材料为蒙脱土、纳米SiO2、纳米CaCO3或者有机包覆纳米CaCO3，所述无机纳米材料的粒径为30～100nm。
4、一种如权利要求1～3中任一项所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)、按下述组分及其质量份数准备所需的原料：
单体 100份
无机纳米材料 0.65～10份
阻聚剂 0.01～0.05份
引发剂 0.1～1份
发泡剂 5～20份
交联剂 0.2～1.5份
表面活性剂 0.5～2份
脱模剂 0.1～0.5份；
上述原料中的单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺和甲基丙烯腈的混合物，三者之间的质量比为(40～70)∶(10～40)∶(20～50)，所述无机纳米材料为蒙脱土、纳米SiO2、纳米CaCO3或者有机包覆纳米CaCO3；
(2)、将原料中的单体、无机纳米材料以及阻聚剂混合，在25～35℃温度下通过高速搅拌或功率超声使无机纳米材料分散均匀，得到A料；
(3)、将上述A料与已准备的引发剂、发泡剂、交联剂、表面活性剂和脱模剂混合，搅拌均匀并超声分散3～4小时，得到B料；
(4)、将上述B料置于密封的玻璃板之间，在35～70℃温度下反应直至聚合完成，得到包含发泡剂、表面活性剂和脱模剂的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/无机纳米复合材料；
(5)、将得到的轻度交联的甲基丙烯酸-甲基丙烯酰胺-甲基丙烯腈共聚物/无机纳米复合材料在130～180℃温度下处理20～200分钟，得到聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料。
5、根据权利要求4所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述阻聚剂是对叔丁基邻苯二酚、对苯醌、2，6-二硝基对甲酚、1，4-萘醌、氢醌、甲基氢醌、对羟基苯甲醚、对二苯酚或2，5-二叔丁基对苯二酚中的一种或多种。
6、根据权利要求4所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述引发剂是能够产生自由基的有机偶氮化合物或有机过氧化物的一种或多种。
7、根据权利要求4所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述发泡剂是含有2～9个碳原子的脂肪族醇、5～9个碳原子的烷烃、5～9个碳原子的环烷烃、脲、一甲基脲、N，N-二甲基脲、乙二胺、四氢呋喃、甲酰胺、甲酸或乙酸中的一种或多种。
8、根据权利要求4所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述交联剂是二乙烯基苯、二乙烯基苯甲酮、二乙烯基苷、二丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸锌或甲基丙烯酸钙中的一种或多种。
9、根据权利要求4所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述表面活性剂是硅油、OP表面活性剂、曲拉通或吐温-80中的一种或多种。
10、根据权利要求4所述的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫/无机纳米复合材料，其特征在于所述脱模剂是硬脂酸、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酸酰胺中的一种或多种。
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