过程工程学报 ›› 2025, Vol. 25 ›› Issue (12): 1285-1291.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225064
张鹏轩1, 白慧娟2, 丁成成2, 乔宇2, 王朵2, 徐俊波2*, 杨超2
Pengxuan ZHANG1, Huijuan BAI2, Chengcheng DING2, Yu QIAO2, Duo WANG2, #br# Junbo XU2*, Chao YANG2
摘要: 聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫是一种具有优异热力学性能的硬质泡沫,广泛应用于航空航天、体育器械及医疗器械等领域。其性能受发泡剂影响,发泡剂在加热过程中分解产生气体的种类及总量均对PMI泡沫的泡孔大小、形貌、性能有显著影响。自发泡PMI泡沫的热力学性能受可共聚发泡单体的直接影响。本工作以丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸(MAA)为聚合单体,丙烯酰胺(AM)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)为可共聚发泡单体,通过自由基聚合和自由热发泡工艺制备了轻质高强的PMI泡沫。tBMA分子中的叔丁酯基在发泡阶段受热分解成羧基和异丁烯,其中异丁烯的析出速率决定了PMI的物理结构,进而影响其性能。基于此,系统考察了不同发泡温度对PMI泡沫微观结构及宏观热力性能的影响。通过傅立叶转变红外光谱仪(FTIR)、场发射扫描电镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)及万能试验机对PMI泡沫塑料的物理化学结构和性能进行分析。结果表明,随着发泡温度升高,PMI亚胺化程度升高,提升了泡沫的热稳定性;同时高的发泡温度也增大了泡孔尺寸,致使泡沫的密度和力学性能呈下降趋势。在200℃下进行发泡,泡沫具有较低的密度,为63 kg/m3,同时表现出优异的热稳定性和机械性能,玻璃化转变温度(Tg)为216.1℃,压缩强度达1.08 MPa。