聚甲基丙烯酰亚胺（聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫塑料的制备与表征）泡沫塑料的制备与表征Preparation and Characterization of Polymethacrylimide Foams报告人：谢克磊报告人：谢克磊Speaker:Xie Ke-lei 指导教师：曲春艳指导教师：曲春艳Adviser: Qu Chun-yan 聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 本报告分为四部分：本报告分为四部分： 1 引言引言 2 实验部分实验部分 3 结果与讨论结果与讨论 4 结论结论聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 1 1 引言引言 聚甲基丙烯酰亚胺聚甲基丙烯酰亚胺（（PMI））泡沫塑料介绍泡沫塑料介绍 聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 1.1 分子结构：分子结构： Methacrylic acid Methacrylonitrile Methacrylimide聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 1.2 性能特点：性能特点： （（1））成型加工容易；成型加工容易； （（2）可热压成形；）可热压成形； （（3））与其他树脂或塑料的兼容性好；与其他树脂或塑料的兼容性好； （（4））耐化学腐蚀性能优异；耐化学腐蚀性能优异； （（5））高强度重量比（见表高强度重量比（见表1）；）； （（6））具有良好的耐热变形能力、耐蠕变性和绝缘性；具有良好的耐热变形能力、耐蠕变性和绝缘性； 聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 品种品种比抗拉强度比抗拉强度 （MPa/kg）·cm3比弹性模量比弹性模量（MPa/kg）·cm3PUR 0.2 0.75PVC 0.22 0.78PMI 0.3 1.35Table.1Strength-to-weight ratio comparison of PMI to PUR and PVC聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 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.聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 A340A380Precisely machined and thermoformed A-profiles.Figure 3聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 Westland’s EH101 helicopterFigure 4:Figure 5聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 Duewag设计的轻量化的设计的轻量化的有轨电车车体中段有轨电车车体中段 SchindlerTechnikSchindlerTechnik公司制造的公司制造的自承载式货车车体自承载式货车车体图图6图图7聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 TypesApplicationsRohacell IG工业用工业用Rohacell P压制成形，非均质压制成形，非均质Rohacell A航空用航空用Rohacell WF要求较高热变形温度的航空用制品要求较高热变形温度的航空用制品Rohacell XT弹道导弹截击机（弹道导弹截击机（BMIBMI）应用的航空制品）应用的航空制品Rohacell HF高频应用高频应用Rohacell FX要求高断裂伸长率的制品要求高断裂伸长率的制品Rohacell S自熄性品种自熄性品种Rohacell LS扬声器应用扬声器应用Rohacell EC电异型电异型1.3 国内外的发展状况国内外的发展状况Table.2 Main types and applications of PMI foams聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 ROHACELLTypeDensityKg/m3Compression strength MPaTensile strengthMPaBending strengthMPaShearstrengthMPaTensile modulusMPaBreaking elongation %Heat shape retention temperature℃31 IG320.41.00.80.4363.518051 IG520.91.91.60.8704.018071 IG751.52.82.51.3924.5180110 IG1103.03.54.52.41604.5180P1701706.57.510.54.53205.0130P1901907.88.512.55.53806.013031A320.41.00.80.4363.518051A520.91.91.60.8704.018071A751.52.82.51.3924.518051WF520.81.61.60.8753.020571WF751.72.22.91.31053.0200110WF1103.63.75.22.41803.0200200WF300WF2053009.015.76.810.3 12.05.07.83503673.53.520019051S520.71.11.60.6503.519071S751.51.92.91.2903.5190110S1102.83.25.22.21503.5190Table.3 Main types and performances of PMI foams聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 2 实验部分实验部分原料原料规格规格来源来源甲基丙烯酸甲基丙烯酸(MAA)分析纯分析纯天津市科密欧试剂开发中心天津市科密欧试剂开发中心甲基丙烯腈甲基丙烯腈(MAN)分析纯分析纯美国美国ACROS ORGANICS公司公司过氧化二苯甲酰过氧化二苯甲酰( (BPO) )分析纯分析纯上海沁威化工有限公司上海沁威化工有限公司偶氮二异丁腈偶氮二异丁腈（（AIBN））分析纯分析纯上海沁威化工有限公司上海沁威化工有限公司过氧化苯甲酸叔丁酯过氧化苯甲酸叔丁酯( (TBPB) )N,N- -二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺（（DMF））分析纯分析纯分析纯分析纯南通大晟化学品有限公司南通大晟化学品有限公司国药集团化学试剂有限公司国药集团化学试剂有限公司正丁醇正丁醇分析纯分析纯国药集团化学试剂有限公司国药集团化学试剂有限公司叔丁醇叔丁醇分析纯分析纯国药集团化学试剂有限公司国药集团化学试剂有限公司氧化镁氧化镁分析纯分析纯市售市售2.1实验原料实验原料聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 MAAMANMixed monomers MgOInitiatorsBlowing agentsDissolved with stiringThe reactive mixed solutionsPre-polymerizationPost-polymerizationExpandable MAA/MANcopolymersPre-heatingFoamingPost-treatmentPMI foams2.2 PMI 泡沫塑料的制备泡沫塑料的制备聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 3 结果与讨论结果与讨论3.1 共聚反应过程的研究：共聚反应过程的研究： （（1）可发泡的）可发泡的MAA/MAN共聚物的制备按照本体浇注的方法进行，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；反应过程中体积收缩大； （（2））MAA和和MAN发生自由基共聚反应；反应方程式如（发生自由基共聚反应；反应方程式如（1）所示。
所示 （（3）） 采用采用BPO和和TBPB作为引发剂，作为引发剂，DMF可与之构成氧化还原引可与之构成氧化还原引发体系，发体系，反应在较低的温度下有理想的聚合速度；反应在较低的温度下有理想的聚合速度； （（4 4）生成的）生成的MAA/MAN共聚物具有一定的交联度共聚物具有一定的交联度 聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 3.2 发泡过程的研究发泡过程的研究3.2.1 发泡过程机理的研究：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；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；气泡核的形成按照分子架理论进行；（（3））聚合物中相邻的聚合物中相邻的MAA和和MAN链节会发生环化反应生成六元酰链节会发生环化反应生成六元酰亚胺结构，反应方程式如亚胺结构，反应方程式如（（2））所示；所示；（（4））聚合物中的聚甲基丙烯腈嵌段相邻的聚合物中的聚甲基丙烯腈嵌段相邻的-CN-CN会发生分子重排反应，会发生分子重排反应，形成梯形结构，反应方程式如形成梯形结构，反应方程式如（（3））所示；所示；（（5））聚合物中的聚合物中的聚甲基丙烯酸嵌段中相邻的聚甲基丙烯酸嵌段中相邻的-COOH-COOH之间发生脱水反之间发生脱水反应生成六元酸酐环结构，反应方程式如应生成六元酸酐环结构，反应方程式如（（4））所示。
所示聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 3.2.2 两步法发泡两步法发泡图图8 PMI PMI泡沫塑料的制备工艺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聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 3.2.3 泡沫塑料的热处理泡沫塑料的热处理 1 除去可能残余的发泡剂分子；除去可能残余的发泡剂分子； 2 提高分子链上的成环率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 (%)2059.56.716.32383.9Tab.4 Main performances of polymethacylimide foams3.3 PMI泡沫塑料的机械性能泡沫塑料的机械性能聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 Fig. 9.FTIR curves of expandable MAN/MAA copolymers and their foamsa- expandable MAN/MAA copolymers b-PMI foams before heat treatmentc- PMI foams after heat treatment3.3 红外光谱分析红外光谱分析聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 3.4 PMI泡沫泡孔结构分析泡沫泡孔结构分析Fig.10. Microgram of polymethacrylimide foams聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 3.5 耐热性分析耐热性分析3.5.1差示扫描量热法差示扫描量热法（（DSC））分析分析 Fig.11. DSC curve of polymethacrylimide foams聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 3.5.2 热失重热失重（（TG））分析分析Fig.12. TG curve of PMI foams聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 4 结论结论( (１１) ) 以以MAN和和MAA为单体加入引发剂、发泡剂、交联剂、促进剂，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。
酰亚胺泡沫塑料 ( (２２) ) 通过红外光谱分析发现，在发泡过程中，发生了环化反应生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，所制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料成了六元酰亚胺环状结构，所制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料在热处理过程当中进一步发生了环化反应在热处理过程当中进一步发生了环化反应 (３３) ) DSC分析发现，制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料无明显的分析发现，制得的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料无明显的玻璃化转变温度；玻璃化转变温度；TG分析发现，其热分解温度在分析发现，其热分解温度在221.5℃左右，左右，300℃时的热失重率在时的热失重率在5%左右，说明制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡左右，说明制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料具有很好的耐热性能沫塑料具有很好的耐热性能 聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 致谢致谢 本报告是在曲春艳老师和课题组老师的精心指导下完本报告是在曲春艳老师和课题组老师的精心指导下完成的，在此表示真诚的感谢！欢迎各位专家和同学提出自成的，在此表示真诚的感谢！欢迎各位专家和同学提出自己宝贵的建议！己宝贵的建议！ 聚甲基丙烯酰亚胺PMI泡沫塑料的制备与表征课件 。