【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料制备，尤其涉及一种耐高温的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚甲基丙烯酰亚胺(pmi)泡沫材料是一种交联型硬质闭孔结构泡沫，具有突出的结构稳定性和力学性能，是目前强度和刚度最高的耐热泡沫塑料，可实现复合材料夹层结构的一次性共固化，在航天航空、轨道交通、雷达天线罩、风力发电、船舶、新能源汽车等许多高
具有重要的地位和广泛的应用。
2、现售的绝大部分pmi泡沫材料只能在130-180℃下进行使用，虽然满足了大多数的应用环境，但在与特种工程材料进行热压成型复合中难以使用。这是由于特种工程材料的热压成型温度大多数在200℃以上，因此大大限制了现售的pmi在热压成型复合材料中的应用。
3、而随着航空航天及武器装备领域的高速化、轻量化发展，其对于泡沫材料提出了更高的要求，其服役环境正在逐渐向较为极端的高温方向进化。在此情形下，目前常规结构的pmi泡沫无法在高温度下使用的缺陷急需被克服。因此，开发出既具有良好的力学性能，又具有优异的耐高温性能，可以用于特种工程材料的热压成型工艺中的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料成为了目前的研究方向之一。
技术实现思路
1、本申请的目的即在于提供一种能够用于特种工程材料的耐高温型聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，在保持泡沫力学性能优异的同时，还能使用于高温的特种工程材料制备工艺中。
2、具体的，本申请提供了一种耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，包括以下原料：含羧基的丙烯酸类单体、含氰基的丙烯腈类单体、
3、含羧基的丙烯酸类单体10-80份，
4、含氰基的丙烯腈类单体10-80份，
5、线型聚酰亚胺聚合物1-45份，
6、助溶剂0.1-10份，
7、引发剂0.1-20份，
8、发泡剂0.1-20份，
9、交联剂0.1-20份。
10、进一步的，所述原料的质量份数组成为：
11、含羧基的丙烯酸类单体40-70份
12、含氰基的丙烯腈类单体20-60份
13、线型聚酰亚胺聚合物5-35份
14、助溶剂1-5份，
15、引发剂1-5份
16、发泡剂1-10份
17、交联剂1-5份。
18、进一步的，所述线型聚酰亚胺聚合物为芳香二胺单体与二酐类单体的聚合物，且所述芳香二胺单体与二酐类单体的摩尔比为1:1。
19、进一步的，所述线型聚酰亚胺聚合物通过如下方法制备得到：
20、将二酐类单体与醇类溶剂进行混合，加热回流1-8小时，形成二酸二酯结构的醇溶液；
21、将所述二酸二酯结构的醇溶液加入到芳香二胺单体与醇类溶剂的混合溶液中，在氮气保护下反应1-7小时，得到线型聚酰亚胺聚合物溶液；
22、将所述线型聚酰亚胺聚合物溶液进行旋蒸，真空干燥、粉碎，得到所述线型聚酰亚胺聚合物。
23、进一步的，所述芳香二胺单体选自间苯二胺、对苯二胺、1,5-萘二胺、4,4'-二氨基二苯醚、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或两种以上，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇中的一种或两种以上；所述二酐类单体选自1,2,4,5-苯四酸酐、2,3,3',4'-联苯四酸二酐、双酚a型二苯醚二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐及均苯四甲酸二酐中的一种或两种以上。
24、进一步的，所述含羧基的丙烯酸类单体为甲基丙烯酸、丙烯酸或其混合物；所述含氰基的丙烯腈类单体为甲基丙烯腈、丙烯腈或其混合物。
25、进一步的，所述助溶剂选自nmp、dmac、dmf、dmso、甲苯、氯仿中的一种或两种以上。进一步优选为dmac或dmf。
26、进一步的，所述引发剂选自过氧化醋酸叔戊酯、过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺中的一种或两种以上，优选为过氧化醋酸叔戊酯、过氧化苯甲酰。
27、进一步的，所述发泡剂选自甲酰胺、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇和戊醇中的一种或两种以上，优选为乙醇、丙醇。
28、进一步的，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。
29、进一步的，所述多元醇类选自甘油、1,4-丁二醇、季戊四醇或聚醚多元醇，所述金属氧化物为氧化钙、氧化镁或氧化锌，所述金属盐类化合物为甲基丙烯酸金属盐或丙烯酸金属盐。
30、进一步优选的，所述交联剂为氧化锌或甲基丙烯酰胺。
31、进一步的，本申请还提供了所述耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的制备方法，其中，包括如下步骤：
32、将含羧基的丙烯酸类单体、含氰基的丙烯腈类单体、线型聚酰亚胺聚合物、助溶剂、引发剂、发泡剂及交联剂按比例在室温下搅拌混合1-8小时，形成均相溶液；
33、将上述均相溶液注入模具内，在20-130℃范围内聚合反应100-350小时，得到聚酰亚胺类泡沫预聚体共聚物；
34、将上述得到的聚酰亚胺类泡沫预聚体共聚物在180～250℃范围内加热发泡，得到所述耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料。
35、本申请还提供了所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料在航空、航天、军工、耐高温材料等领域中的应用。
36、专利技术的效果
37、本申请提供的聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，在丙烯酸、丙烯腈类单体等硬质泡沫塑料原材料成分中加入线型聚酰亚胺聚合物，并加入助溶剂帮助线型聚酰亚胺聚合物更好的溶解于基体材料中，诱导形成半互穿网络型共聚物结构，该结构可以有效提高pmi泡沫材料的耐高温性能与力学性能。同时，线型聚酰亚胺聚合物在200-230℃会发生交联反应，可以增大体系的交联程度，提高pmi泡沫的玻璃化转变温度，降低熔融粘度，从而进一步提高pmi材料的耐高温性能。
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1.一种耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，包括以下原料：含羧基的丙烯酸类单体、含氰基的丙烯腈类单体、线型聚酰亚胺聚合物、助溶剂、引发剂、发泡剂、交联剂，所述原料的质量份数组成为：
2.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述线型聚酰亚胺聚合物为芳香二胺单体与二酐类单体的聚合物，且所述芳香二胺单体与二酐类单体的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述线型聚酰亚胺聚合物通过如下方法制备得到：
4.根据权利要求3所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述芳香二胺单体选自间苯二胺、对苯二胺、1,5-萘二胺、4,4'-二氨基二苯醚、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或两种以上，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇中的一种或两种以上；所述二酐类单体选自1,2,4,5-苯四酸酐、2,3,3',4'-联苯四酸二酐、双酚A型二苯醚二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐及均苯四甲酸二酐中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其
6.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述助溶剂选自NMP、DMAC、DMF、DMSO、甲苯、氯仿中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述引发剂选自过氧化醋酸叔戊酯、过氧化苯甲酰、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、偶氮二异丁腈和偶氮异丁氰基甲酰胺中的一种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述发泡剂选自甲酰胺、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇和戊醇中的一种或两种以上。
9.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，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。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料的制备方法，其中，包括如下步骤：
11.权利要求1～9中任一项所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料在航空、航天、军工、耐高温材料等领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，包括以下原料：含羧基的丙烯酸类单体、含氰基的丙烯腈类单体、线型聚酰亚胺聚合物、助溶剂、引发剂、发泡剂、交联剂，所述原料的质量份数组成为：
2.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述线型聚酰亚胺聚合物为芳香二胺单体与二酐类单体的聚合物，且所述芳香二胺单体与二酐类单体的摩尔比为1:1。
3.根据权利要求1或2所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述线型聚酰亚胺聚合物通过如下方法制备得到：
4.根据权利要求3所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述芳香二胺单体选自间苯二胺、对苯二胺、1,5-萘二胺、4,4'-二氨基二苯醚、2，2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷中的一种或两种以上，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇中的一种或两种以上；所述二酐类单体选自1,2,4,5-苯四酸酐、2,3,3',4'-联苯四酸二酐、双酚a型二苯醚二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐及均苯四甲酸二酐中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的耐高温聚丙烯酰亚胺类泡沫材料，其中，所述含羧基的丙烯酸类单体为甲基...
【专利技术属性】
技术研发人员：李克迪，徐时彧，许可欣，
申请(专利权)人：浙江中科恒泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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