聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫塑料

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PMI泡沫塑料简介  
           
PMI泡沫塑料是首家国内自主研发的一种闭孔刚性发泡材料，适用于轻质夹层结构复合材料。
PMI泡沫塑料具有优异的力学性能，相同密度下，PMI泡沫的压缩、拉伸、剪切模量和强度最高。
PMI泡沫塑料具有高的耐热变形温度，最高耐热变形温度可以达到220℃，是目前耐热性能最好的结构泡沫塑料；
PMI泡沫塑料易于加工，可以采用热成型方法和机械加工成为各种复杂的形面；
PMI泡沫塑料粘接性能好，可以用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂等胶粘剂获得良好的粘结界面；
PMI泡沫塑料能在180℃和热压罐压力条件下实现与面板共固化；
PMI泡沫塑料不含任何氟氯烃、无毒。
PMI泡沫塑料用途
本公司产品可应用于风电叶片、航空航天、雷达、体育器材、医疗器械、轮船、车辆等领域。
耐蠕变压缩性能
作为聚合物泡沫材料，具有一定的蠕变性能。所谓蠕变性能是指材料在一定的温度情况下，经过一定的时间，在一特定的压力下发生的变形。
作为泡沫材料，除了要有很好的物理性能之外，还要确认泡沫芯材能不能满足特殊的制造工艺要求。通常在夹层结构固化过程中，泡沫必须能够在一定的时间内，承受温度和压力的综合作用，耐蠕变性能是决定夹层结构构件制造过程可靠性和重复性的重要指标。
压缩蠕变性能和材料密度有关：密度越高压缩蠕变越小。
压缩蠕变性能和材料含水率有关：含水率越高，压缩蠕变率越大。
蠕变除了和材料的性能有关外，还和工艺所需的压力、温度、时间有关。在加温、加压固化时，为了保证在共固化以后，泡沫夹层结构不发生变形，设计时需要考虑蠕变性能。在确定制作工艺之后，所选材料的压缩蠕变率越小越好。
疲劳性能
夹层结构和单片结构相比，具有很多优点，例如，夹层结构的比刚度性能要比单片结构好。这些优点使得夹层结构在应用中迅速增加。但是，在动力载荷下，例如机车、高速船、航空和风力发电叶片等构件，需要对夹层结构的耐疲劳性能进行研究、测试和比较。
疲劳试验采用四点疲劳测试。首先制备试样：GRP面层厚度3.7mm，芯材厚度40mm，试样长度500mm，宽度40mm。通过四点弯曲机具的设计，使得夹层结构发生破坏的形式是芯材发生剪切破坏。
首先进行伪静力试验得出剪切强度，选择合适的疲劳加载的载荷值，使得疲劳破坏发生在1000至5百万次循环加载之间。在5百万次循环以后，对未发生破坏的梁，使用静力测试方法（根据ASTM C393-62），测试试样件的残余剪切强度。实际上ASTM C393-62是针对静力试验的，但是实践证明在剪切载荷作用下PMI泡沫夹芯材料的疲劳试验中仍然适用。四点弯曲试验最大的优点是不会在试验中出现明显的应力集中，结构在加载过程中相对独立，和实际结构的载荷情况相同。其中内外支点之间，剪力是一个常数，弯矩从内支点处的最大值减小到外支点处的零。四点弯曲试验的特点是在中间截面弯矩是一个常量，同时剪力为零，在内外支点之间剪力是常量。
泡沫热成型
PMI泡沫可在170℃—190℃温度之间热成形。
泡沫在热成形之前必须对泡沫进行干燥处理，热成形需要对板材进行加热，加热过程可在烘箱、加热板或红外加热器中进行。加热的持续时间根据板材的厚度而定（大约1mm/min ）。
由于泡沫的质量很小，泡沫的比热容较低，另外板材表面由于大量切开的空隙充当了降温通道，泡沫表面的温度很快降低，能够保持的热量很少。所以需要对泡沫板材加以保温，防止泡沫从烘箱或加热板中取出后，温度很快降低，不能满足热成形工艺的温度要求。
泡沫板上面可以加保护材料覆盖，例如棉布、透气毡等。保护材料的作用是确保材料板材在成形结束之前的一段时间内，能够保持成形所需要的温度。在需要加工的形状的变形程度较小的情况下，成形模具的设计要力求简单。模具的耐热要求不是很高，采用木材，聚酯或环氧树脂或玻璃钢制成的模具就足够了。构件的成形可以使用真空/非真空的胶模或阴/阳模完成。为了保证板材能够在阻力很小的情况下的情况下在模具中延展，边缘必须具有一个较大的弧度。泡沫温度降低的很快，两面的温度降低速度要求相同，避免反弹，变形。一旦成形好的构件温度降低到80℃以下，就可以从模具中取出。
切割
薄的板材可以用刀切割，厚一点的板材可以先切开一半后掰断，断面非常整齐。
机械加工
在高速木工或塑料加工机械上都可以直接加工泡沫板材，通常的方法有：开孔、平切、铣、锯、打磨。切记产生的灰尘要用吸尘器全部取走。
可以使用圆锯切割到所需尺寸，用砂带进行打磨，用于木加工的刨机可以用来刨边和表皮，铣刀铣出相应的形状。
泡沫的胶接
能与PMI泡沫胶接的粘接剂有很多，其使用方法和固化时间也各有不同。因为PMI是闭孔泡沫，粘接剂只能存在于表面被刨开的空穴内。所以在胶接前，要吸掉或用无油压缩空气吹掉泡沫表面的灰尘。粘接时，可以通过加热提高粘接剂的固化时间。PMI和各种树脂兼容（包括预浸料）。而通常PVC泡沫和含苯乙烯的树脂一同使用过程中，需要特别注意。

夹层结构
在以PMI泡沫为芯材制作夹层结构时，通常采用层合工艺。加压和加热时，建议使用厚度控制垫块，特别是当固化在模压模具中进行时。以免超出泡沫弹性蠕变下限。
为了将泡沫夹层结构构件推广到大载荷、轻质结构，一个重要途径是增加其剪切强度。因为泡沫芯材的性能的提高往往是通过增加密度来实现，因此必须寻找一个能将增强纤维和泡沫芯材相互结合的途径。一个结构上非常成功的方法是加上45度向贯穿的腹向结构，大小尺寸可根据应力要求调整。泡沫芯材和蒙皮之间的良好的界面性能对提高结构冲击损伤性能有所帮助。可以用Z方向纤维增强材料提高蒙皮和泡沫芯材之间的界面性能。研究和应用表明，针刺和缝纫是提高泡沫芯材性能的有效途径。

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