CN118027282A - 一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法和应用 - Google Patents
一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法和应用，其包括如下制备原料：单体、丙烯酰胺、吸收剂、交联剂、引发剂、发泡剂、助剂A和助剂B；相对于100重量份的单体，丙烯酰胺的含量为1～2重量份；吸收剂的含量为1～5重量份；所述引发剂的含量为1～2重量份；所述发泡剂的含量为1～10重量份；助剂A的含量为1～5重量份；所述助剂B的含量为5～20重量份。本发明通过加入助剂A和助剂B的协同作用能够使得制备的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫具有较好的吸波性能且还有高的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及功能性泡沫技术领域，尤其是涉及一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法和应用。
背景技术
随着电子工业的发展和电子设备的广泛使用，电磁波的污染日益严重，由此而产生对于吸波材料和屏蔽材料的需求也日趋旺盛，同时，在军事上出于对于战斗机、导弹、军舰等军用设备隐身的需要，对能够吸收雷达波材料的需求也日益紧迫，因此，不论对于军用或民用市场，吸波材料在实际应用中的需求都比较迫切。
相关技术中在聚甲基丙烯酰亚胺的体系下计入吸收剂和其他助剂制备了具有吸波功能的聚甲基丙烯酰亚胺，但是制备后的力学性能下降明显，难以满足航空航天、轨道交通、船舶等对材料的机械性能的要求。
因此，有必要开发一种具有吸波功能的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，且不会降低力学性能。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一方面提出一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，能够在具有优异的吸波性能的前提下，也具有较好的力学性能。
本发明第二方面还提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法。
本发明第三方面还提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的应用。
根据本发明的第一方面实施例提供的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，包括如下制备原料：
单体、丙烯酰胺、吸收剂、交联剂、引发剂、发泡剂、助剂A和助剂B；
相对于100重量份的所述单体，所述丙烯酰胺的含量为1～2重量份；所述吸收剂的含量为1～5重量份；所述引发剂的含量为1～2重量份；所述发泡剂的含量为1～10重量份；所述助剂A的含量为1～5重量份；所述助剂B的含量为5～20重量份；
所述单体包括甲基丙烯酸单体和丙烯腈单体；所述助剂A包括液化烷基葡糖苷、羟基硅油、十二烷基苯磺酸钠或硫代二乙二醇氨基丁烯酸酯中的至少一种；
所述助剂B包括纤维素、苯乙烯、苯乙烯色母粒或白炭黑中的至少一种。
根据本发明实施例的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，至少具有如下有益效果：
本发明通过加入助剂A和助剂B的协同作用能够使得制备的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫具有较好的吸波性能且还有高的力学性能，这是因为通过助剂A和助剂B的作用使得吸收剂的分散性能更好，克服沉降，从而避免添加增粘剂降低力学性能；另一方面，助剂A的的添加起一定交联作用且能够与侧链反应实现一定的链增长从而增加分子量使结构更加稳定，进而改善性能。
根据本发明的一些实施例，所述吸收剂包括短切磁性纤维、石墨烯、氮化钛、碳纳米管、碳粉、石墨、金属包石墨中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述短切磁性纤维包括碳纤维、碳化硅纤维、铝碳化纤维或含铍碳纤维中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述吸收剂的直径小于1μm，由此，能够保持良好的力学性能。
根据本发明的一些实施例，所述交联剂选自甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁、甲基丙烯酸烯丙酯、双马来酰亚胺中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二月桂酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化新葵酸枯基酯中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述制备原料中还包括0.1～1重量份的阻聚剂。
根据本发明的一些实施例，所述阻聚剂包括对苯二酚或苯醌中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述发泡剂包括物理发泡剂和/或化学发泡剂。
根据本发明的一些实施例，所述化学发泡剂包括甲酰胺、N-N二甲基甲酰胺(DMF)、尿素中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述物理发泡剂包括叔丁醇、异丙醇、异丁醇、戊醇中的至少一种。
根据本发明的第二方面实施例提供的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，包括如下步骤：
S1、将助剂A、助剂B和吸收剂混合，得到粘度为6000～20000cps的混合液I；将单体、引发剂、交联剂、发泡剂、阻聚剂混合反应，得到粘度为3000～6000cps的混合液II；
S2、将混合液I和混合液II混合、排除气泡；进行共聚反应得到预聚物，将预聚物进行发泡得到均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
由此，通过步骤S1和S2，使得制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫具有较好的吸波性能和力学性能。
根据本发明的一些实施例，所述共聚反应的温度为20～50℃。
根据本发明的一些实施例，所述发泡的温度为120～210℃。
本发明第三方面提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫在航空航天、轨道交通、汽车领域中的应用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明所采用的试剂、方法和设备，如无特殊说明，均为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
本实施例提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，原料和制备方法如下：
甲基丙烯酸单体40重量份，丙烯腈单体60重量份；丙烯酰胺2重量份；吸收剂氮化钛2重量份；交联剂甲基丙烯酸烯丙酯1重量份；引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯1重量份；发泡剂甲酰胺8重量份；助剂A为十二烷基苯磺酸钠2重量份；助剂B苯乙烯和苯乙烯色母粒总计15重量份(质量比3:1)；阻聚剂对苯二酚0.5重量份。
S1、将助剂A、助剂B、吸收剂按上述的用量加入恒温搅拌釜中混合，30000转速下使其充分溶解分散，形成具有一定粘度(6000-20000cps)的混合液I；将单体、交联剂、引发剂、发泡剂、阻聚剂按上述的用量加入恒温搅拌釜中混合搅拌，40℃让其初步反应得到具有一定粘度(3000-6000cps)的混合液II；
S2、将混合液I倒入混合液II的搅拌釜中混合搅拌30min使其充分混合，停止搅拌真空排气25min，将混合液灌注至两边夹钢化玻璃600×400×35mm的不锈钢模具框(PVC模具框)中，灌满密封后放入水槽中聚合70h水温35℃；聚合完全后模具脱模得到棕黑色预聚体，预聚体按60℃2h-80℃4h-100℃4h预处理，使其交联更充分；处理好的预聚体放入循环式鼓风热烘箱中，按120℃4h-160℃2h-200℃4h-210℃2h的程序发泡得到均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺结构芯材。
实施例2
本实施例提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料如下：
甲基丙烯酸单体40重量份，丙烯腈单体60重量份；丙烯酰胺2重量份；吸收剂氮化钛1重量份和短切碳化硅纤维1份；交联剂甲基丙烯酸烯丙酯1重量份；引发剂过氧化苯甲酸叔丁酯1重量份；发泡剂甲酰胺8重量份；助剂A为十二烷基苯磺酸钠2重量份；助剂B苯乙烯和苯乙烯色母粒总计15重量份(质量比3:1)；阻聚剂对苯二酚0.5重量份。
实施例3
本实施例提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料和实施例1基本相同，其区别在于，助剂A为液化烷基葡糖苷；助剂B为白炭黑。
实施例4
本实施例提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料和实施例1基本相同，其区别在于，助剂A为羟基硅油；助剂B为纤维素。
对比例1
对比例1提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料和实施例1基本相同，其区别在于，不加入助剂A和助剂B。
对比例2
对比例2提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料和实施例1基本相同，其区别在于，采用硫代二乙二醇氨基丁烯酸酯替代助剂A。
对比例3
对比例3提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料和实施例1基本相同，其区别在于，采用聚丙烯酸树脂替代助剂B。
对比例4
对比例4提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料和实施例1基本相同，其区别在于，不加入助剂A。
对比例5
对比例5提供一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，制备方法同实施例1，其原料和实施例1基本相同，其区别在于，不加入助剂B。
性能测试
将实施例1～4和对比例1～5制备的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫根据GB/T2406.2:2009和GJB 5239-2004标准进行测试，数据如下表1和表2所示：
表1
表2
上面结合本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (10)
1.一种均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，其特征在于，包括如下制备原料：
单体、丙烯酰胺、吸收剂、交联剂、引发剂、发泡剂、助剂A和助剂B；
相对于100重量份的所述单体，所述丙烯酰胺的含量为1～2重量份；所述吸收剂的含量为1～5重量份；所述引发剂的含量为1～2重量份；所述发泡剂的含量为1～10重量份；所述助剂A的含量为1～5重量份；所述助剂B的含量为5～20重量份；
所述单体包括甲基丙烯酸单体和丙烯腈单体；所述助剂A包括液化烷基葡糖苷、羟基硅油、十二烷基苯磺酸钠或硫代二乙二醇氨基丁烯酸酯中的至少一种；
所述助剂B包括纤维素、苯乙烯、苯乙烯色母粒或白炭黑中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，其特征在于，所述吸收剂包括短切磁性纤维、石墨烯、氮化钛、碳纳米管、碳粉、石墨、金属包石墨中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，其特征在于，所述交联剂选自甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁、甲级丙烯酸烯丙酯、双马来酰亚胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二月桂酰、过氧化二苯甲酰、过氧化二碳酸酯、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化新葵酸枯基酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，其特征在于，所述制备原料中还包括0.1～1重量份的阻聚剂。
6.根据权利要求1所述的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，其特征在于，所述发泡剂包括物理发泡剂和/或化学发泡剂。
7.根据权利要求1～6任一项所述的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将助剂A、助剂B和吸收剂混合，得到粘度为6000～20000cps的混合液I；将单体、引发剂、交联剂、发泡剂、阻聚剂混合反应，得到粘度为3000～6000cps的混合液II；
S2、将混合液I和混合液II混合、排除气泡；进行共聚反应得到预聚物，将预聚物进行发泡得到均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述共聚反应的温度为20～50℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述发泡的温度为120～210℃。
10.权利要求1～6任一项所述的均质吸波聚甲基丙烯酰亚胺泡沫在航空航天、轨道交通、汽车领域中的应用。
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