PMI_泡沫研制现状

收稿日期: 2007- 07- 10 作者简介:赵飞明 , 1956年出生,研究员,主要从事胶黏剂、涂料、泡沫等非金属材料的研究 � 综述 � 聚甲基丙烯酰亚胺 ( PM I)泡沫研制现状 赵飞明 � � 安思彤 � � 穆 � 晗 (航天材料及工艺研究所,北京 � 100076) 文 � 摘 � 综述了聚甲基丙烯酰亚胺 ( PM I)泡沫的性能、制备和运用。 PM I泡沫耐高温、高比强度、高比模 量、具有很宽的高频稳定性、100%闭孔,非常适合于制备泡沫夹心结构。配方技术、分子结构控制技术是 PM I 泡沫制备的关键技术。泡沫配方与主原料 (甲基丙烯睛和甲基丙烯酸 )、引发剂、发泡剂、交联剂、阻燃剂和其 他添加剂有关,其种类和用量需要通过试验仔细选择。阐述了反应原理。二步法工艺即低温预聚合和高温发 泡,适合于 PM I泡沫的制备。预期了未来的发展方向。 关键词 � 聚甲基丙烯酰亚胺,泡沫,制备, 结构,性能,应用 Present State ofA rt of Polymethacrylmi ide ( PM I) Foam Research Zhao Fe im ing� � An S itong� � MuH an ( AeropspaceResearch Institu te o fM ate rials and Processing Technology, Beijing� 100076) Abstract� The propert ies, preparation and application o f po lymethacry lim ide ( PM I) foams are rev iew ed in th is paper. PM I foamsw ith the properties o fh igh�temperature resistance, h igh spec ific streng th andmodulus, w ide h igh fre� quencies stab ility and 100% c losed cell are a type o fm aterials hav ing good propert ies and very su ited to preparing foam sandw iches structures. For preparation o f PM I foam s, the recipes and mo lecu lar structures controls are tw o key techniques. The compositions of foams relates to ma in raw materials(m athacry lic ac id and m ethacry lon itrile ), in itia� to rs, foam ing agents, crosslink ing agen ts, fire retardants and other add itives whose types and quan tit ies need se lect ing carefu lly by tes.t The reaction principles are eluc idated. Tw o stepmethods, namely, prepo lymering at low temperatures and foam ing at high temperaturesw ere app lied to the foam preparation. PM I foam s havew idespread app lication to civ il and m ilitary industries. The study of PM I foams just beg ins at hom e and the future research direct ions are expected. Key words� Po lymethacry lim ide, Foam, Preparation, Structure, Properties, App licat ion 1� 引言 PM I泡沫材料最早是德国 Schr�der博士在 1961 年发明的 [ 1] , 由德国 R�hm和 H ass股份有限公司在 德国 Darmstadt生产 [ 2~ 4]。至今, PM I泡沫已获得多 项专利, 包括中国专利 [ 5~ 7]。国内 PM I泡沫已用作 耐高温结构材料和透波材料,主要从德国进口, 价格 昂贵。国产 PM I泡沫已用于无人机机翼的制备。航 天材料及工艺研究所研制的耐高温、隔热、透波 PM I 泡沫材料, 一些性能已达 Rohace ll的水平。国内航 空、航天、民品对 PM I泡沫有较大的需求, PM I泡沫耐 高温、全闭孔, 具有热塑性,本文对 PM I泡沫性能、制 备方法、应用进行总结。 2� PM I泡沫性能 PM I泡沫材料在许多有机溶剂中不溶解不溶胀, 如在芳烃,脂肪烃,酮,卤代烃, 酯, 醇溶剂中 (甲醇除 外 ) ;在甲醇,四氢呋喃, 甲酸, 乙酸, 二甲亚砜, 二甲 基甲酰胺溶剂中可溶胀。稀无机酸溶液不侵蚀 PM I 泡沫,稀碱溶液达到一定浓度,多少会使 PM I泡沫皂 化,生成聚酰胺酸溶液。PM I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 !1!宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 种泡沫中是最高的, 见 1和表 2。PM I泡沫已形成 美国军标 [ 8]。中有 5种密度 PM I泡沫, 见表 3。 美国军标规定的力学性能比 R�hm和 Hass股份有限 公司的要低。 ( 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. 7 M Pa) ,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。易机械加工,易弯曲,不需特殊的机械工具, 可 加工制成复杂几何形状的芯材,能弯曲制成蜂窝不能 达到的高曲率构件。与铝蜂窝结构相比, PM I切削进 刀速度可提高 10倍, 可大大加快加工速度。综合性 能优异, 适合制造复合材料夹层结构件 [ 8 ~ 9 ] ,承受苛 刻性的物理和化学条件,包括高温、高压、化学溶剂等。 表 1� PM I,聚氨酯 (PU )和 PVC泡沫力学性能比较 Tab. 1� Specif icm echan ical properties of PM I, po lyurethane ( PU ) and polyvinyl ch loride(PVC) foam s 泡沫名称 比强度 / cm 比模量 / cm PU 0. 2 0. 75 交联 PVC 0. 22 0. 78 PM I 0. 30 1. 35 表 2� 一类 PM I泡沫性能数据 (R� hm和 Hass股份有限公司 ) Tab. 2� Physica l properties of a type of PM I foam s( R� hm and H ass GMBH) 泡 沫 密度 /kg�m - 3 压缩强度 /M Pa 拉伸强度 /MPa 弯曲强度 /MPa 剪切强度 /MPa 弹性模量 /M Pa 剪切模量 /MPa 断裂伸长率 /% 热变形温度 / R�hacell 51WF R�hacell 71WF R�hacell 110WF R�hacell 200WF 52 75 110 205 0. 8 1. 7 3. 6 9. 0 1. 6 2. 2 3. 7 6. 8 1. 6 2. 9 5. 2 12. 0 0. 8 1. 3 2. 4 5. 0 75 105 180 350 24 42 70 150 3. 0 3. 0 3. 0 3. 5 205 200 200 200 表 3� 美国军标规定的 PM I泡沫性能数据 Tab. 3� Physical properties of PM I foam s specif ied by US m ilitary standard ∀类编号 密 度 /kg�m - 3 最大吸水率 /% (质量分数 ) 压缩强度 /MPa 拉伸强度 /MPa 拉伸模量 /M Pa 剪切强度 /MPa 剪切模量 /MPa 1 51. 3 10 0. 4 0. 88 0. 045 0. 496 13. 8 2 75. 3 10 1. 0 1. 57 0. 011 1. 00 24. 1 3 110. 5 10 2. 2 2. 54 0. 134 1. 74 40. 0 4 205 10 6. 4 5. 38 0. 270 2. 94 100. 0 5 299. 5 10 7. 9 8. 14 0. 300 5. 24 200. 0 � � ( 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 GH z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。PM I泡沫介电性能数据见表 4。 表 4� PM I泡沫介电性能 Tab. 4� D ie lec tr ic proper ties of PM I foam s 泡沫 密度 /kg�m - 3 介电常数 2. 0 GH z 5. 0 GH z 10. 0 GH z 26. 0 GH z � 损耗角正切 /10 - 4 2. 0 GH z 5. 0 GH z 10. 0 GH z 26. 0GH z R�h acell51WF R�h acell71WF R�hacell110WF R�hacell200WF 51 71 110 200 1. 070 1. 080 1. 080 1. 27 1. 070 1. 090 1. 140 1. 22 1. 050 1. 070 1. 140 1. 25 1. 110 1. 070 1. 140 1. 24 � 3 4 6 7 5 6 9 9 17 17 21 25 61 67 71 100 !2! 宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 � � ( 10)没有铝蜂窝夹层结构的面板 - 蜂窝界面的 湿热腐蚀。 PM I泡沫的缺点是吸水率较大, 这可以通过合适 的防护来减小。 3� PM I泡沫制备方法 PM I泡沫制备方法主要有两种, 即高温高压挤出 法和自由基预聚体法。高温高压挤出法需要高温高 压设备, 成本较高; 自由基预聚体法简单易行, 投资 少,工业生产目前使用这种方法。 3. 1� 高温高压挤出法 [ 9 ~ 10] 聚甲基丙烯酸甲酯与伯胺 (酰亚胺试剂 )在双螺 杆挤出机中高温高压下反应生成 PM I泡沫,发泡温度 200~ 300 ,压力 2~ 50MPa。反应方程见式 ( 1)。 3. 2� 自由基预聚体法 [ 11~ 20 ] 甲基丙烯腈和甲基丙烯酸在引发剂存在下低温 预聚, 然后高温反应环化异构化生成 PM I泡沫。反 应方程见式 ( 2)和式 ( 3)。这类反应很奇特, 是由氰 基和羧基分子间重排环化生成酰亚胺结构的, 这类反 应最初是由 G autier在 1868年发明的, 后来由其他化 学工作者做了详细的研究 [ 21~ 23]。这类反应本身不产 生小分子, 发泡剂是外加的。本文所综述的 PM I泡 沫材料都是用这种方法生产的。 � � 制备 PM I泡沫的两主要单体是甲基丙烯腈和甲 基丙烯酸,但是, 根据 PM I的分子结构及反应原理, 利用甲基丙烯腈和丙烯酸、甲基丙烯酸和丙烯腈、丙 烯酸和丙烯腈也可分别制备出含有酰亚胺环结构的 泡沫, 其反应式见式 ( 4) ~ ( 6)。根据我们的研制经 验,使用丙烯腈制备 PM I泡沫时, 某些配方容易引起 爆聚,甚至爆炸。这 3类泡沫比甲基丙烯腈和甲基丙 烯酸泡沫有更大的吸水性。一般 PM I泡沫都是由甲 基丙烯腈和甲基丙烯酸制备的, 这类泡沫综合性能更 优异。制备 PM I泡沫的过程中,有可能生成五元和 七元酰亚胺环结构,见式 ( 7) ~ ( 10)。 !3!宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 � � 在自由基的基元反应中, 甲基丙烯腈自由基有 2 种可能结构 ( a)和 ( b), 见式 ( 11)。叔碳自由基的稳 定性大于伯碳自由基, 氰基的 �键与相邻的自由基 碳上的 p电子形成的 p- �共轭有利于自由基的稳 定,所以式 ( 11) ( a)的稳定性大于 ( b),甲基丙烯腈自 由基以 ( a)为主。同理, 甲基丙烯酸的自由基也是叔 碳自由基稳定。 当发泡温度或热处理温度达到 200 左右, 并且 氰基过量时, 能够发生氰基环化反应, 见式 ( 12)。 � � 在 PM I泡沫预聚体中含有氨基、酰胺基、羧基、 酸酐基时,相互之间还可能发生多种反应。 4� PM I泡沫配方 制备 PM I泡沫的主要原料为甲基丙烯腈和甲基 丙烯酸,还包括聚合引发剂、发泡剂、交联剂、阻火剂、 成核剂等,这些成分是相互影响的, 需要研究其性能 及配方。 4. 1� 引发剂 聚合引发剂通常使用偶氮化合物或过氧化物。偶 氮化合物如偶氮二异丁腈;过氧化物如过氧化二苯甲 !4! 宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 酰、过氧化月桂酰、过氧化辛酸叔丁酯或过氧化二缩 酮。还可包括氧化还原引发剂 [ 24] , 这类引发剂引发太 快,很少使用。另外, 可根据引发剂的不同分解温度, 同时使用多种引发剂,使其在不同的时间和温度下分 别发挥作用。如同时使用过新戊酸叔丁酯、过苯甲酸 叔丁酯和过 2-乙基己酸叔丁酯, 或同时使用过苯甲 酸叔丁酯、2, 2∃ -偶氮二异戊腈、2, 2∃ -偶氮二异丁腈 和过氧化二叔丁基作为引发体系。总之,引发剂可使 用偶氮化合物或过氧化物,它们可单独使用,也可混合 使用,用量不宜过多,以免反应太快或爆聚, 用量也不 宜太少,否则反应不能进行或泡沫性能不好。 4. 2� 发泡剂 发泡剂要能在 150~ 250 下通过分解或蒸发形 成气相,使预聚体在转化成含酰亚胺基的泡沫期间发 泡。发泡剂 [ 25~ 26 ]有许多种, 其中有包含酰胺结构的 发泡剂, 如脲、一甲基脲、N, N ∃ - 二甲基脲和甲酰胺 等。此类发泡剂可释放出能与羧基形成酰亚胺基团 的氨或胺, 对人体有一定毒性。另一类为无氮发泡 剂,如甲酸、水和含有 3~ 8个碳原子的脂族醇, 如 1 -丙醇、2-丙醇、1-丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇和己 醇。发泡剂主要是这两大类。其他许多 200 以下 能分解或气化的小分子物质都可以作为发泡剂。 制备 PM I泡沫要求发泡剂能溶于混合单体中, 并在预聚合过程中保持均匀,不发生析出、分解。发 泡过程中成核阶段为均相成核, 发泡剂的气化或分解 温度要低于或等于预聚体的软化温度;发泡剂分子要 足够小, 能在发泡过程中良好的成核。偶氮二甲酰 胺,即 AC发泡剂; N, N一二亚硝基五次甲基四胺, 即 H发泡剂;对 - (对 -磺酰肼 )二苯醚,即 OBSH发 泡剂。AC发泡剂、OBSH发泡剂不溶于混合单体,泡 发不起来。H发泡剂虽然能部分溶于混合单体中,但 是 H发泡剂在酸性环境下分解放出气体, PM I泡沫 中夹杂大量气泡。AC发泡剂、OBSH发泡剂和 H发 泡剂不适合作为发泡剂。 4. 3� 交联剂 交联剂一般是分子中含有多个双键的有机化合 物。例如 [ 27~ 28]丙烯酸烯丙酯,甲基丙烯酸烯丙酯,二 丙烯酸或二甲基丙烯酸乙二醇酯;丙烯酸或甲基丙烯 酸的多价金属盐, 如甲基丙烯酸镁和甲基丙烯酸钙。 加交联剂的目的是使 PM I预聚体分子之间产生交 联,使分子结构由线型转变成网型或体型, 提高 PM I 泡沫的物理力学性能。甲基丙烯酸烯丙酯分子式见 式 ( 13),其交联反应见式 ( 14)。 氧化镁作为交联剂,起到交联作用的实际是甲基 丙烯酸镁,其作用机理见式 ( 15) ~ ( 16)。 !5!宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 � � 交联剂的加入量如果太多, 交联网络太密, 泡沫 发得很小或发不起来,在有些配方体系中造成预聚体 黏度太大,不易排泡;交联剂多, 泡沫压缩、拉伸强度 高,但也容易发脆。所以, 合适的交联剂用量对泡沫 的成型和提高泡沫的性能都很重要。 另一种交联方法是交联剂在预聚体制备过程中 不发生分子链交联,而在发泡和后处理过程使分子链 交联。在 PM I预聚体中, 甲基丙烯酸链节的 ! COOH 可以发生酯化和酰胺化反应。同时,甲基丙烯酰胺链 节的 ! CONH 2还能 与相邻链节的 ! CONH 2或 ! COOH发生环化反应,提高分子链刚性。甲基丙烯酰 胺交联反应见式 ( 17) ~ ( 20)。 !6! 宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 4. 4� 阻燃剂 阻燃剂 [ 29~ 30 ]一般为含有卤素或磷的物质, 含卤 素的阻燃剂,其阻燃效果很好, 但因其对环境的危害, 除专用配方外,不宜采用。含磷的阻燃剂有无机物和 有机物。多磷酸铵 ( NH4 PO 3 ) n是无机磷系阻燃剂中 重要品种之一 [ 31] ,当聚合度大于 1 000时,它的分解 温度大于 250 , 在 PM I泡沫的制备中不宜采用, 一 般使用聚合度小于 1 000的多磷酸铵。有机膦系阻 燃剂包括膦、氧化膦、膦酸一酯、膦酸二酯 [甲膦酸二 甲酯 ( DMMP)、甲膦酸二乙酯、氯甲膦酸二甲酯、氯甲 膦酸二乙酯、羟甲膦酸二甲酯、羟甲膦酸二乙酯、甲氧 基羰基甲膦酸二甲酯和乙氧基羰基甲膦酸二乙酯 ] 等。有机膦系阻燃剂因其溶解性好, 在制备 PM I泡 沫中较多采用。磷系阻燃剂用量占反应物总质量的 1% ~ 15%。当阻燃剂的用量增加时, 阻燃性能提高, 但泡沫的其他热和力学性能,例如压缩强度、弯曲强 度和热变形温度等会降低。 4. 5� 成核剂 成核剂也叫抗沉降剂,能使反应体系处于均相, 同时起到气化中心的作用,它包括 A erosil(高分散硅 胶 )、炭黑和高分子量聚甲基丙烯酸甲酯等。 4. 6� 其他常规添加剂 其他常规添加剂包括抗氧剂、脱模剂、润滑剂、流 动改进剂、光稳定剂、颜料、防老化剂和增塑剂。防静 电剂可根据需要添加, 如金属粉和炭黑粒子, 也可以 是 10 nm ~ 10mm的纤维 [ 32]。 以上每类材料都有很多种, 排列组合工作量很 大,工作很复杂, 需要认真研究。 5� PM I泡沫制备工艺 自由基预聚体法工艺分为一步法和两步法,在一 步法中,单体聚合反应和发泡一步完成,操作简便, 但 是一步法一旦引发, 瞬间聚合, 放热太快, 难以控制, 发泡效果不理想,泡沫容易产生裂纹和缺陷, 无法制 备较厚的泡沫, 这种方法一般不使用。二步法 [ 33~ 35] 的第一步是预聚合, 第二步是发泡。二步法简单易 行,适合于批量生产。二步法的工艺流程见图 1。 第一步: 预聚。将两主要单体甲基丙烯酸、甲基 丙烯腈与聚合引发剂、发泡剂和其他添加剂充分混合 搅拌均匀,倒入密封的模具中,放在水浴箱中进行聚 合反应, 形成均匀的共聚物基体树脂。聚合温度为 30~ 60 ,聚合时间为 48~ 96 h。 第二步: 发泡。将共聚物基体树脂板脱模,放入 烘箱中预热, 然后进行自由发泡, 形成泡沫。然后可 根据需求对泡沫进行后热处理和干燥处理,用以提高 泡沫的交联程度, 提高泡沫的性能。预热温度为 90 ~ 110 , 时间为 1~ 3 h, 发泡温度为 180~ 230 ,发 泡时间为 15m in~ 2 h。 图 1� 制备 PM I泡沫的工艺流程图 F ig. 1� F low cha rt of PM I foam techno logy 发泡工艺举例。美国专利 4187353[ 36]使用二步 法制备 PM I泡沫, 使用甲基丙烯酸的金属盐来改善 泡沫的性能, 甲基丙烯酸的金属盐 [ 31]可以是镁盐、铬 盐、钴盐、锌盐、铋盐、钛盐、铅盐等。配方为 86质量 份的甲基丙烯酸, 53质量份的甲基丙烯腈, 3. 6质量 份的甲基丙烯酸的金属盐, 9. 5质量份的异丙醇, 3质 量份的水, 0. 12质量份的过新戊酸叔丁酯, 0. 06质量 份的过氧化苯甲酰。金属盐的作用原理是金属离子 在甲基丙烯酸单元之间形成可逆的离子键,产生交联 结构;同时起成核剂和均相剂的作用。美国专利 USP 4665104 [ 37]利用两步法制备 PM I泡沫,使用甲酰胺和 脂肪醇混合发泡剂, 可提高泡沫的抗蠕变能力, 提高 !7!宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 泡沫性能。单独使用甲酰胺为发泡剂时, 泡沫的耐水 性不好,而单独使用脂肪醇会导致泡沫结构粗糙, 而 采用混合发泡剂泡沫综合性能提高。泡沫配方为: 50 质量份的甲基丙烯酸, 50质量份的甲基丙烯腈, 1质 量份甲酰胺, 1质量份异丙醇, 1质量份甲基丙烯酸 镁, 0. 2质量份过氧化特戊酸叔丁酯。 6� PM I泡沫材料的应用 PM I泡沫主要用作复合夹层结构的芯材。按其 用途不同,现已开发了 12个型号。 PM I泡沫的各种 型号与用途见表 5。 表 5� PM I泡沫的各种型号与用途 Tab. 5� Types and uses of PM I foam s 型号 用途 R�hacell IG 工业用 R�hacell P 压制成型,非均质 R�hacell A 航空用 R�h acel lWF 要求较高热变形温度的航空用制品 R�hacell XT 弹道导弹截击机 ( BMT )应用的航空制品 R�hacellHF 高频应用 R�hacell FX 要求高断裂伸长率的制品 R�hacell S 自熄性品种 R�hacellLS 扬声器应用 R�hacell EC 导电型 R�hacellR IST 熔融注射 (传递模塑 ) ,表皮薄 R�hacell R I熔融注射 (传递模塑 ) ,表皮更薄 � � PM I夹层芯材能保证夹层和面层牢固的结合, 以 及有均匀、光滑的表面。这对于航空和宇航飞行是非 常重要的。各种型号的泡沫密度在 30~ 300 kg /m3之 间。 6. 1� 运载火箭 Delta II有效载荷整流罩由 2个半圆组成, 长 9 m,与碳 /环氧外皮共固化成型。使用 2种泡沫, Ro� hace ll 110WF和 200WF。Delta IV大载荷运载火箭 的整流罩长 25 m, 直径 5. 5 m, 是目前使用共固化工 艺制作的最大尺寸的复合材料 PM I泡沫夹层结构 件。 日本 H - IIA级间段长 7 m,直径 4m, 在一个圆 筒上先铺层碳环氧预浸料,其上放置精确成型的WF 型 PM I泡沫, 利用预浸料的黏性使用弹性带原位固 定,外面再铺层碳环氧预浸料, 真空包 180 共固化。 级间段以前由铝合金制造, 采用 PM I泡沫后质量大 大减轻,降低成本 30%, 节省了制造时间。 6. 2� 车辆 交通运输上, PM I泡沫塑料己经用于日本新干线 E4列车车头、欧洲快速列车车头、瑞士 Sch ind ler Techn i公司自承载式货车车体、德国 Duew ag公司的 有轨电车车体中段、意大利法拉利跑车、F1赛车的车 体等。 日本新干线 E4型高速列车车头长 5 m, 采用碳 / 环氧复合材料 PM I泡沫夹层结构, 一步共固化工艺 制造。除了 PM I泡沫, 没有其他的泡沫材料能在 50 kg /m 3的低密度条件下, 承受热压罐成型工艺所施加 的压力, 并且在该压力下蠕变最小。碳 /环氧复合材 料 PM I泡沫夹层结构在日本标志着一个新的机车制 造理念的产生。在加压釜中 185 、3 kPa压力下一 次成形部件, 是日本铁路车辆制造业取得的一次重大 技术进展。用来制造铁路车辆的 PM I材质是自熄型 的。 PM I泡沫质量很轻,能使车辆构架及其部件的质 量达到理想的最佳状态。PM I泡沫复合材料技术还 能使车辆达到很高的整体性。 PM I泡沫复合材料中 可以配备电缆、加热套及其他功能器件。 PM I泡沫复 合材料具有隔热、隔音等性能,有优良的吸能作用,防 腐蚀,有破损也容易修复。 6. 3� 民用客机 空客 A340- 500和 A340- 600: 一级结构, 起落 架舱,客舱气密隔板、内外副翼等。 空客 A380: 尺寸更大、扭曲形状更复杂的隔框 结构;内外副翼。这是 PM I泡沫材料首次用于 I类结 构件,也是 PM I泡沫在飞机应用上的重要进展。 FD728:雷达罩, 机腹整流罩, 小翼, 冲压涡轮发 动机舱门,前起落架舱门等 。 6. 4� 军用飞机 军用飞机:旋翼,机身, 尾端芯子, 发动机罩帽,型 梁,翼面,壁板,舱门,整流罩,地板。 欧洲直升机工业公司的 EH 101直升飞机、欧洲 %虎式&武装直升机螺旋桨旋翼等。法国 %海豚&直升 机的尾翼。无人侦察机悬翼和垂直尾翼。 PM I泡沫的介电性能好,可制造天线和雷达整流 罩。无人机天线罩是由 PM I泡沫和玻璃纤环氧面板 制备的。 军用直升机旋翼采用 X - COR夹层结构, 这种 结构是用碳纤维针按一定角度、一定密度穿过 PM I 泡沫夹层连接在上下面板间形成的加强结构,这种结 构是增强泡沫材料, 提高了力学性能。用 Rohace ll XT制造高性能夹层结构件, 190 、7 Pa真空包共固 化 4 h,结构件蠕变收缩率仅为 2% ,为了达到弹道导 弹截击机材料的使用要求, 还要进行 240 、6~ 8 h 的后处理。 其他应用。PM I泡沫吸收伦琴射线量很少, 在医 用技术上可用它来制造伦琴射线检查的卧板; V estas 公司的风力发电机叶片;挪威高速巡逻艇的艇体; 7 m # 2m的大型天线; 2006年冬季奥运会冠军使用的雪 !8! 宇航材料工艺 � 2008年 � 第 1期 撬等。 7� 展望 PM I泡沫制备影响因素多, 这些因素且是相互影 响,有时条件变一点,泡沫就制不出来。对 PM I泡沫 的研制,今后要集中在下面四项技术上。 ( 1)配方技术。原材料种类多, 有主原料 (甲基 丙烯腈,甲基丙烯酸,丙烯腈, 丙烯酸 )、发泡剂、引发 剂、阻火剂、成核剂、交联剂、填料、共聚单体等, 确定 原材料的种类、用量和作用。原材料种类和工艺方法 很多, 它们组合起来一一进行试验,工作量非常大。 ( 2)分子结构调控技术。通过配方技术和预聚 工艺等,调控分子结构,得到需要的酰亚胺泡沫。 ( 3)甲基丙烯腈的批量化制备技术。国内甲基 丙烯腈只能在实验室内小批量生产, 成本高, 应大力 开发氨氧化法制备甲基丙烯腈技术, 降低这种主要原 材料的成本,使其低于 100元 /kg。 ( 4) PM I泡沫系列化、批量生产技术。航天材料 及工艺研究所等几家科研单位正在进行 PM I泡沫研 制,有的产品已接近 R�hm公司水平, 各科研单位都 是在独立进行开发,有必要联合起来,发挥各自优势, 快速提高我国 PM I泡沫研制和生产水平。 参考文献 1� Schr�der G. 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