聚甲基丙烯酰亞胺泡沫材料性能與密度關(guān)系的研究.pdf

1、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)結(jié)構(gòu)泡沫材料作為一種新型的聚合物泡沫材料，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、抗高溫蠕變等特性。其突出的用途是代替蜂窩材料，與碳纖維蒙皮復(fù)合制成纖維夾層復(fù)合材料。PMI芯材由于其優(yōu)異的耐熱性能，可以在高達(dá)180℃/0.7MPa的苛刻工藝環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)芯材和蒙皮的一次性共固化成型，大大降低了復(fù)合材料的制造成本，這是其他商品化泡沫所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工藝條件;同時(shí)還可用作透波、隔熱等集結(jié)構(gòu)與功能為一體的夾芯復(fù)合材料領(lǐng)域。PMI泡沫材料比蜂

2、窩材料在側(cè)壓強(qiáng)度、降低使用維護(hù)成本等方面更具明顯優(yōu)勢(shì)。因此PMI泡沫材料被日益廣泛地應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、機(jī)車、新能源汽車、船舶、航天航空器、醫(yī)療及運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域。
　　目前對(duì)于PMI泡沫的研究，多數(shù)是針對(duì)贏創(chuàng)德固賽公司的ROHACELL(R)PMI泡沫性能及應(yīng)用的研究。我國(guó)開(kāi)展PMI的制備和應(yīng)用研究起步較晚，研究?jī)?nèi)容也主要是圍繞PMI泡沫的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其實(shí)驗(yàn)室制備展開(kāi)，尤其是對(duì)于國(guó)產(chǎn)化PMI泡沫產(chǎn)品性能的研究報(bào)道很少。因此，本論文針對(duì)這

3、一問(wèn)題，以中科院化學(xué)所研制并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的KHPMI-RS泡沫材料為研究對(duì)象，較為系統(tǒng)地表征并闡述了KHPMI-RS泡沫產(chǎn)品的相關(guān)性能及用戶關(guān)心的使用性能，并與國(guó)外同類產(chǎn)品的性能進(jìn)行了比較，研究的主要內(nèi)容包括:
　　通過(guò)比較塑料和硬質(zhì)泡沫材料的各種檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，確定了PMI泡沫產(chǎn)品力學(xué)機(jī)械性能、熱性能、熱變形溫度和耐蠕變等性能的測(cè)試方法;研究了工藝參數(shù)與產(chǎn)品性能的關(guān)聯(lián)性，為產(chǎn)品綜合性能的提高提供了理論依據(jù);另外對(duì)用戶關(guān)心的材料儲(chǔ)存環(huán)境對(duì)

4、材料性能的影響及如何降低環(huán)境對(duì)材料性能造成的影響也進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　通過(guò)分別對(duì)KHPMI泡沫50RS、75RS、110RS三個(gè)密度的單塊板材不同位置、同批次不同板材及不同批次樣品的系統(tǒng)檢測(cè)分析，結(jié)果表明:KHPMI-RS的產(chǎn)品密度滿足±10的要求;熱變形溫度與密度沒(méi)有緊密聯(lián)系，各型號(hào)KHPMI泡沫的熱變形溫度是210～230℃;力學(xué)性能和耐蠕變性能與密度大小緊密相關(guān)，隨著密度的增加，KHPMI-RS泡沫材料的力學(xué)機(jī)械性能和耐蠕

5、變性能均呈現(xiàn)提高趨勢(shì)。50RS的壓縮強(qiáng)度是0.8MPa;75RS的壓縮強(qiáng)度是1.8MPa;110RS的壓縮強(qiáng)度是3.7MPa。各型號(hào)KHPMI泡沫的耐蠕變性能都小于2％，50RS的測(cè)試溫度是130℃;70RS的測(cè)試溫度是150℃;110RS的測(cè)試溫度是180℃。
　　為了更好指導(dǎo)用戶使用KHPMI泡沫，系統(tǒng)研究了KHPMI-RS儲(chǔ)存穩(wěn)定性，并探討了如何通過(guò)熱處理工藝消除吸潮導(dǎo)致材料性能下降的方法。例如，110RS在25℃濕度為50