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AN/MAA共聚物泡沫塑料的制备、结构与性能

陈挺  
【摘要】:本论文以二步法制备了丙烯腈(AN)/甲基丙烯酸(MAA)共聚物泡沫塑料。通过主要单体用量、引发剂、发泡剂、交联剂的筛选,确定出了制备AN/MAA共聚物泡沫塑料的配方;讨论了发泡剂用量和发泡温度对共聚物泡沫塑料表观密度的影响;讨论了成核剂和应力发白现象对该泡沫塑料泡孔尺寸的影响。采用差示扫描量热法(DSC)、傅立叶转变红外光谱分析(FTIR)和热重分析(TG)研究了制备过程中共聚物泡沫塑料的分子结构变化;通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察了AN/MAA共聚物泡沫塑料的微观结构,并结合五边正十二面体结构模型计算出了该泡沫塑料的微观结构参数;测试了AN/MAA共聚物的主要力学性能和热性能,并讨论了热处理对共聚物性能的影响:测试了AN/MAA共聚物泡沫塑料的主要力学性能、热性能,讨论了密度、热处理对其主要性能的影响,并分析了该泡沫塑料在不同载荷形式下的破坏行为;探索了AN/MAA共聚物泡沫塑料夹层结构复合材料的成型加工性和力学性能。 研究结果表明:40~60份AN、60~40份MAA、0.2~0.4份偶氮二异丁腈(AIBN)、0~2.6份丙烯酰胺(AM)、2~8份甲酰胺组成的配方能够通过二步法制备出低密度AN/MAA共聚物泡沫塑料。共聚物泡沫塑料的密度随发泡剂(甲酰胺)用量和发泡温度的增加而降低;双马来酰亚胺(BMI)使可发泡共聚物交联并大大提高该泡沫塑料的密度,从而得到中密度AN/MAA共聚物泡沫塑料。碳酰胺可以作为成核剂,使共聚物泡沫塑料的泡孔尺寸随碳酰胺用量增加而减小;应力发白现象能显著减小共聚物泡沫塑料的泡孔尺寸。发泡和热处理过程中,AN/MAA共聚物泡沫塑料发生了一系列复杂的成环反应和交联反应,形成了六元酰亚胺环结构、短梯形结构以及酰胺键交联结构。AN/MAA共聚物泡沫塑料整体上各向同性、闭孔率高、泡壁体积分率较高。该泡沫塑料力学性能优异、耐热性能突出、成型加工性能良好,可以作为夹层结构复合材料的芯层,通过真空袋/中、低温共固化的工艺成型夹层结构复合材料。


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