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PMI泡沫夹层结构性能研究
赵锐霞;尹亮;潘玲英;梅立;孙宏杰
【期刊名称】《宇航材料工艺》
【年(卷),期】2012(042)005
【摘要】对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫碳环氧复合材料夹层结构进行了平拉、平压、侧压、弯曲、剪切等性能试验,并对试样破坏模式进行了分析.结果表明:泡沫夹层结构平拉、平压、剪切性能取决于芯材的性能,表现为芯材的破坏,弯剪试样更能表征泡沫的剪切性能,泡沫夹层结构具有优越的侧压和弯曲性能,碳面板( 1.05 mm)/泡沫(30 mm)夹层结构侧压强度为26.5MPa、模量为5.88 GPa,弯曲刚度为3.05 kN·m2、模量为97.5 GPa.
【总页数】4页(P34-37)
【作者】赵锐霞;尹亮;潘玲英;梅立;孙宏杰
【作者单位】航天材料及工艺研究所,北京100076;航天材料及工艺研究所,北京100076;航天材料及工艺研究所,北京100076;航天材料及工艺研究所,北京100076;航天材料及工艺研究所,北京100076
【正文语种】中文
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聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的研究聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料是一种轻质、高强、隔热、隔音的材料。
近年来，随着环保意识的提升和对传统塑料材料的限制，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料在包装、建筑、交通等领域的应用逐渐增加。
本文将重点介绍聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的研究现状及其应用。
一、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的制备方法目前，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的制备方法主要有物理发泡法、化学发泡法、复合发泡法等。
其中，物理发泡法是将压缩的聚合物塑料在加热下膨胀成泡沫材料；化学发泡法是在聚合物中加入发泡剂和催化剂，在加热作用下产生气体，从而使聚合物膨胀成泡沫材料；复合发泡法是将物理发泡法和化学发泡法结合起来，以期减少泡沫材料的密度，提高性能。
二、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的性能介绍聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料是一种具有极佳性能的材料，其优点主要体现在以下几个方面：1.轻质性：相比于传统材料，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料具有较低的密度，可大幅降低包装、建筑、交通等领域的整体重量。
2.隔热性：泡沫结构的材料具有很好的隔热性能，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料隔热性能更是出色。
3.隔音性：泡沫结构的材料也有较好的隔音性能，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料在建筑物隔音、交通工具防噪音等领域有着很好的应用前景。
4.高强性：聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料可以通过改变发泡剂的类型和用量调节其强度，有很好的适应性，同时也具有很高的抗压性和抗弯曲性。
三、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的应用1、包装领域应用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料由于其轻质性、耐磨性以及缓冲性能等优势，逐渐成为包装领域中各种电子产品、玻璃器皿、防震安全附件等的主要包装材料。
2、建筑领域应用聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料在建筑领域有着广为人知的隔热、隔音、节能等优异性能。
其制成的板材、管道等产品可在环保、装饰、节能等领域得到广泛应用。
3、交通领域应用由于聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料具有很好的隔音性能，因此在汽车、飞机等交通装备的隔音垫、隔音板、座位等部位有着广泛的应用。
耐高温微细孔结构PMI泡沫的制备及研究鲁平才;阮诗平【摘要】The thermostable microporous polymethacrylimide foams was ing methacrylonitrile,methacrylic acid and acrylamide as monomers,AIBN as initiator,allyl methacrylate as crosslinker,RHL-32 as nucleating agent,using bulk polymerization,the thermostable microporous polymethacrylimide foams was prepared.The terpolymer molecular structure was studied via FTIR,DSC,TG and optical microscope.The results showed that there were a variety of cyclization reaction in the case of high temperature.Nucleating agent RHL-32 can effectively reduce the aperture of the PMI foam.By adjusting the amount of available RHL-32 can prepare suitable aperture PMI foam.%以甲基丙烯腈（MAN）、甲基丙烯酸（MAA）为单体、丙烯酰胺（AM）为第三单体、偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂、甲基丙烯酸烯丙酯为交联剂,并加入成核剂RHL-32,通过本体聚合,制备耐高温微细孔结构聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫。
借助FTIR、DSC、TG、光学显微镜等手段对于共聚物结构和发泡过程进行了分析。
项目名称：PMI泡沫材料的研制项目简介聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料是一种轻质、闭孔的硬质泡沫塑料，它以甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯腈(MAN)共聚物为基体，具有良好的力学性能，相同密度下，PMI泡沫的紧缩、拉伸、剪切模量和强度较高；具有较高的耐热变形温度，可达到240℃，是目前耐热性能比较好的结构泡沫塑料。
PMI泡沫塑料易于加工，可采纳热成型和机械方式加工成为各类复杂的形面。
PMI泡沫塑料粘接性能好，能够用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等胶粘剂取得良好的粘结界面，能在190℃和热压罐压力～条件下实现与面板共固化；还具有优越的耐化学侵蚀性能。
PMI泡沫塑料最先由德国罗姆公司开发研制,通过30连年的进展,已经开发出一系列具有不同性能和用途的产品，以商品名ROHACELL出售，有一般型(IG)、非均质型(P)、航空型(WF)、自熄型(S)等类型。
随着中国经济的飞速进展，对高新技术(大飞机、高铁、风能等)领域的重视，亟待开发研制具有耐高温、阻燃、高强度等性能的泡沫塑料。
PMI泡沫塑料优良的力学性能和高强度重量比，让以PMI泡沫塑料为芯层的高性能夹层结构复合材料已普遍应用于航天、航空、造船、医疗器械、体育用品等领域。
但国内对这种功能性PMI的研究和应用才方才起步，不管是在材料性能、仍是工艺研究方面，都还需深切普遍地开展工作，而且关于聚甲基丙烯酰亚胺的专利几乎全数为国外公司所有，相关制品均从国外入口，价钱昂贵。
因此，研究聚甲基丙烯酰亚胺及其相关制品，开发具有自主知识产权、性能优良的聚甲基丙烯酰亚胺微孔材料，关于提高国内功能性材料的研究水平，提升我国装备制造业的实力具有重要的意义。
西北工业大学最先开始PMI研究，大约始于2003年，目前已发表多篇论文并申请专利3项，据报导，西工大泡沫用于北京维斯维尔航空电子技术的某型号小型无人机，所用泡沫厚度为3mm。
北京航天材料及工艺研究所制备了马来酰亚胺改性PMI泡沫，改性剂为三溴苯基马来酰亚胺、苯基马来酰亚胺或丁基马来酰亚胺。
PMI泡沫材料研究一、PMI泡沫材料简介聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫是一种交联型硬质结构型泡沫材料，具有100%的闭孔结构，其均匀交联的孔壁结构可赋予其突出的结构稳定性和优异的力学性能。
其主分子链为C-C链，分子侧链含有酰亚胺结构的泡沫塑料，可由多种方法制造。
该泡沫塑料是目前强度和刚度最高的耐热泡沫塑料（180～240℃），能够满足中高温、高压固化和预浸料工艺要求。
与各种类型树脂之间具有良好的兼容性，适合作为高性能夹层结构中的芯层材料使用，可以取代蜂窝结构，而且各向同性，容易经过机械加工成为各种形状复杂的截面形状，并且不含任何氟利昂，属于环保型材料，防火性能达到FAR 25.853和AITM等有关标准，代表着高性能聚合物结构泡沫塑料的最新发展领域。
PMI泡沫首先是由德国Schrder博士在1961年发明的，由德国Rohm(罗姆)和Hass股份有限公司于1966年在德国Darmstadt首先研制成功并实现商品化。
目前PMI泡沫已被广泛地应用在航天、航空、军工、船舶、汽车、铁路机车制造、雷达、天线等领域。
PMI泡沫具有下列性能：1、100%的闭孔结构，且各向同性。
2、耐热性能好，热变形温度为180～240℃。
3、优异的力学性能，比强度高、比模量高，在各种泡沫中是最高的。
4、面接触，具有很好的压缩蠕变性能。
5、可高温热压罐成型（180～230℃、0.5～0.7MPa），可真空包加热成型（180～230℃，几个Pa），还可熔融注射成型，实现泡沫夹层与预浸料的一次性共固化。
6、不含氟里昂和卤素。
7、良好的防火性能，无毒、低烟。
8、和各种树脂体系的相容性好。
9、优良的介电性能：介电常数1.05～1.13，损耗角正切在(1～18)×10-3。
在2～26 GHz 的频率范围内，其介电常数和介电损耗的变化很小，表现出很好的宽频稳定性，使之非常适于雷达及天线罩的制造。
10、没有铝蜂窝夹层结构的面板-蜂窝界面的湿热腐蚀。
丙烯腈-甲基丙烯酸-丙烯酰胺共聚物泡沫塑料的研究张广成* 陈 挺 刘铁民 张 翠 赵玺浩（ 西北工业大学理学院应用化学系 西安 710072）泡沫塑料的性能取决于树脂基体的性能和泡孔结构。
树脂基体的性能越高，其相应的泡沫塑料性能也越高；泡沫塑料闭孔率越高、泡孔平均尺寸越小、基体树脂在泡壁上的体积分率越高，其力学强度和模量也越高[1～4]。
在偶氮二异丁腈（AIBN ）的引发下，先在低温（40～60℃）下制备含有发泡剂的丙烯腈（AN ）/甲基丙酸酸（MAA ）/丙烯酰胺（AM ）三元可发泡共聚物（反应示意式1），然后将可发泡共聚物在高温（180～200℃）下发泡成型为共聚物泡沫塑料。
在发泡过程中，依靠分子主链上相邻官能团之间的反应形成大量环状结构以及链间形成的交联结构得到高性能的树脂基体（结构示意式2）。
依靠气泡核的控制得到泡孔尺寸小、泡孔分布均匀的高闭孔率泡体结构，从而制备出力学性能和耐热性能优异的AN/MAA/AM 共聚物泡沫塑料[5]。
xCH CH C 23COOHCH 2CNCH++CH 2CONH 2mCHCH C 23COOHn CH2CNCHCH2CONH 2)(())CH CH （1）CH O 2C CH 3COHCH CH C R 22C R C COO NHCH O 2CCR NHCNN N N CCCCH O 2CCH 3C CH CH C R 22C R C CO O NHCH O 2CC RCNN N N CCC CH 2CHC NCH 2CHC N R=CH 3- 或 H- （2）AN/MAA/AM 共聚物泡沫塑料的光学显微照片如图1所示。
可以发现：不同密度共聚物泡沫塑料泡孔呈多个平面泡壁围成的多面体结构；泡孔之间均有泡壁相隔，泡壁和泡棱平直且无破裂现象；随密度的增大，泡棱逐渐变得粗壮。
统计得到该共聚物泡沫塑料泡壁形状构成为：三边形8%，四边形21%，五边形38%，六边形29%，七边形4%，未观察到其它多边形。
聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫塑料PMI泡沫塑料简介§PMI泡沫塑料是首家国内自主研发的一种闭孔刚性发泡材料，适用于轻质夹层结构复合材料。
§PMI泡沫塑料具有优异的力学性能，相同密度下，PMI泡沫的压缩、拉伸、剪切模量和强度最高。
§PMI泡沫塑料具有高的耐热变形温度，最高耐热变形温度可以达到220℃，是目前耐热性能最好的结构泡沫塑料；§PMI泡沫塑料易于加工，可以采用热成型方法和机械加工成为各种复杂的形面；§PMI泡沫塑料粘接性能好，可以用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等胶粘剂获得良好的粘结界面；§PMI泡沫塑料能在180℃和热压罐压力条件下实现与面板共固化；§PMI泡沫塑料不含任何氟氯烃、无毒。
PMI泡沫塑料用途本公司产品可应用于风电叶片、航空航天、雷达、体育器材、医疗器械、轮船、车辆等领域。
耐蠕变压缩性能作为聚合物泡沫材料，具有一定的蠕变性能。
所谓蠕变性能是指材料在一定的温度情况下，经过一定的时间，在一特定的压力下发生的变形。
作为泡沫材料，除了要有很好的物理性能之外，还要确认泡沫芯材能不能满足特殊的制造工艺要求。
通常在夹层结构固化过程中，泡沫必须能够在一定的时间内，承受温度和压力的综合作用，耐蠕变性能是决定夹层结构构件制造过程可靠性和重复性的重要指标。
压缩蠕变性能和材料密度有关：密度越高压缩蠕变越小。
压缩蠕变性能和材料含水率有关：含水率越高，压缩蠕变率越大。
蠕变除了和材料的性能有关外，还和工艺所需的压力、温度、时间有关。
在加温、加压固化时，为了保证在共固化以后，泡沫夹层结构不发生变形，设计时需要考虑蠕变性能。
在确定制作工艺之后，所选材料的压缩蠕变率越小越好。
疲劳性能夹层结构和单片结构相比，具有很多优点，例如，夹层结构的比刚度性能要比单片结构好。
这些优点使得夹层结构在应用中迅速增加。
但是，在动力载荷下，例如机车、高速船、航空和风力发电叶片等构件，需要对夹层结构的耐疲劳性能进行研究、测试和比较。
