一种纤维增强金属物基PMI复合泡沫的制备方法与流程

本发明涉及复合材料，具体是一种纤维增强金属物基pmi复合泡沫的制备方法。

背景技术：

1、聚甲基丙烯酰亚胺(以下简称“pmi”)泡沫是一种轻质、高强、抗腐蚀的泡沫，这种泡沫密度一般都比较低，通常在20～110kg/m3之间，很多情况下作为夹芯材料、片状膜、鱼漂等材料使用。由于表面的硬度不高，难以单独抵抗硬物压入其表面的力，耐磨性能差，很少单独使用。

2、金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称，包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。金属是一种传统材料，力学性能、表面硬度、稳定性、耐温性等性能非常突出。这类材料的密度非常高，通常在2000～16000kg/m3之间。金属材料具有高密度、高比重、浮力小等特点，造成了运输困难、能耗高，应用领域受限。

3、针对一些产品，例如ai机器人材料，单纯使用金属材料，通常会比较重，限制了其灵活性，同时金属材料不耐腐蚀，长期户外使用容易腐蚀、导致材料损坏；单纯使用高分子材料，也有硬度低、耐磨性不佳等等问题。

4、因此，我们需要一种可以很好地克服这两方面缺陷的复合材料，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纤维增强金属物基pmi复合泡沫的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种纤维增强金属物基pmi复合泡沫，包括pmi颗粒、金属物基材、纤维增强材料组分、填料、胶黏剂、分散剂组分、塑性调节组分、抗氧性能调节组分和其它性能调节组分；

4、所述pmi颗粒按照重量组分包括甲基丙烯酸(1～80份)、甲基丙烯腈或丙烯腈(1～70份)、引发剂(0.01～10份)、发泡剂(0.01～15份)，交联剂(0.01～15份)、成核剂(0.01～15份)；

5、所述金属物基材包括泡沫金属材料、小颗粒状的金属粉末或鳞片状金属颗粒的一种或多种组合；

6、所述胶黏剂添加调节柔韧性组分，在胶黏剂中，将柔韧性、长链状组分接枝到胶黏剂分子链，变成有柔韧性的胶黏剂，添加分散性能调节剂、抗氧剂、防老化剂和其它组分，混合均匀，添加引发剂、催化剂、分子筛、助剂按工艺流程合成，得到复合材料使用的胶黏剂组分；

7、所述抗氧性能调节组分包括抗氧化剂、包覆剂或缓释剂，抗氧化剂需要进行包覆或缓释化处理；

8、所述填料选自空心微珠、气相二氧化硅、石墨粉、云母粉、硅酸盐粉、大理石粉、pmi泡沫粉、碳酸钙粉中的一种或多种组合，填料需进行表面处理，包括但不限于有机溶剂浸泡、表面接枝、分散处理。

9、作为本发明进一步的方案：所述胶黏剂包括：不饱和树脂、酚醛树脂、聚氨酯、eva热熔胶、丙烯酸酯胶黏剂、环氧树脂、氰基丙烯酸乙酯黏合剂、氰基丙烯酸酯黏合剂、甲基丙烯酸树脂胶黏剂的一种或多种组合。所述胶黏剂按工艺接入柔韧组分、分散性能调节剂、抗氧剂和防老化剂。

10、所述纤维增强材料组分和所述填料进行有机溶剂浸泡和表面处理，方法包括但不限于有机溶剂浸泡、表面接枝化学基团和分散处理方法中的一种或多种组合。

11、作为本发明再进一步的方案：所述纤维增强材料组分包括碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、石墨烯纤维、硅酸岩纤维、金属纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维、黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维的一种或多种组合。

12、作为本发明再进一步的方案：所述纤维增强材料组分表面去油脂，裁切成一定的长度，加工成特定的形态，表面粗糙化处理，接枝偶联基团，加入表面活性剂，得到复合材料所用的纤维，所述纤维增强材料组分长度范围为0.01～10mm之间。

13、作为本发明再进一步的方案：所述分散剂组分包括硅油、醋酸丁酯、醋酸正戊酯、醋酸异戊酯、环己烷、四氯化碳、四氯乙烷、石油醚、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、3020、3007、9010s的一种或几种，所述分散剂组分添加质量份为0.01-30份。

14、作为本发明再进一步的方案：所述塑性调节组分包括苯甲酸酯、偏苯甲酸酯、偏苯三酸酯类、乙二酸锌、乙二酸镁、丁二酸酯、马来酸酯、马来酸酐、富马酸酯、己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯、聚甲基硅氧烷、端羟基聚硅氧烷中的一种或多种组合，所述塑性调节组分添加量为0.01～30份。

15、作为本发明再进一步的方案：所述抗氧剂进行包覆或缓释化处理，处理方式包括但不限于表面包覆、包衣膜化、微胶囊化、微球化、微粒化、纳米微胶球化、分散凝胶化和大分子孔道骨架缓释一种或多种组合。

16、作为本发明再进一步的方案：所述抗氧剂包括四季戊四醇酯、丙酸十八醇酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、2,6二叔丁基对甲酚、双酚a、双酚c、苯基对苯二胺、二苯基对苯二胺中的一种或多种组合，所述抗氧剂添加量为0.01～15份。

17、本发明的另一目的在于提供一种纤维增强金属物基pmi复合泡沫的制备方法，具体包括如下步骤：

18、步骤一：pmi颗粒的制备：将甲基丙烯酸、甲基丙烯腈或丙烯腈、引发剂、发泡剂，交联剂、成核剂组分进行混合、溶解均匀，得到混合溶液，将混合均匀的溶液放入聚合模具中，进行聚合，聚合温度为28～60℃，聚合完成后，进行前后处理，破碎，筛分，得到可发性的聚甲基丙烯酰亚胺树脂颗粒，即pmi颗粒；

19、步骤二：选用泡沫金属材料、小颗粒状的金属粉末或鳞片状金属颗粒进行金属物基材的制备；

20、步骤三：胶黏剂添加调节柔韧性组分，按工艺处理，胶粘剂中，添加调节塑性、柔韧性组分，加入引发剂、催化剂、其它助剂，按工艺处理，将柔韧性基团接枝到胶粘剂分子链中，同时，按一定的方式和工艺加入分散性能调节剂、抗氧化性能组分、防老化剂和其它组分，混合均匀，按工艺流程制备而成，得到复合材料专用的胶黏剂组分；

21、步骤四：纤维增强材料组分的制备，对选用的纤维增强材料组分中的纤维切割成一定的长度，通常在0.01～10mm之间，然后进行有机溶剂浸泡处理，接枝偶联剂，加入表面活性剂，得到复合材料所用的纤维。

22、步骤五：对填料进行有机溶剂浸泡，表面接枝偶联基团，添加表面活性剂，增强与其它材料的相容性；

23、步骤六：将pmi颗粒、金属物基材料、纤维增强材料组分、填料、胶黏剂、分散剂、塑性调节剂和其它性能调节剂按比例称量，预热、混合均匀，得到可发泡混合预聚料；

24、步骤七：称量好一定重量的可发泡混合预聚料，放入模具中，按照程序升温，发泡成型，冷却、脱模、切割、加工成型，得到轻质复合泡沫材料。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、本发明提供了一种制备综合性能更好的纤维增强金属基pmi复合材料及其方法。该复合材料既有金属材料的优点，又具有聚甲基丙烯酰亚胺泡沫的优点；既可以克服聚甲基丙烯酰亚胺泡沫表面硬度低，容易磨损的缺陷，又可以克服金属材料密度高、易腐蚀，应用场景受限的缺点，提升材料在轻巧、灵活性应用场合的能力，提升运输便利性、快速化，该类复合材料可以用于ai机器人材料、太阳能光伏板材料、舟桥、浮桥、枪托、棒球、棒球杆、冰球、武器底盘、潜水器等领域；

27、2、本发明通过多种方式调整材料的综合性能。不同于一般的复合泡沫，该复合材料所使用的胶黏剂中，添加了调节柔韧性的组分，在胶黏剂中，将柔韧性组分的分子链接枝到了胶黏剂分子链中，制备的复合泡沫不会变脆、变粉状，柔韧性更好，拉伸性能更好；

28、3、本发明添加了纤维增强组分，可以更好地将金属基和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫连接成有机整体，防止崩角、防止掉边、整体力学性能更好；

29、4、本发明添加了塑性调节组分，增加复合材料的柔韧性和延展性，提高材料加工的塑性，有了更好的加工性能；

30、5、本发明添加了抗氧性能调节组分，增加了复合材料的抗氧化性能，经过长时间也不会变色、衰减，稳定性提高了。