● 摘要
本论文作为具有自主知识产权的新型高性能聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料实验研究的延续,开展了将高性能聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料从实验室技术转化为规模化工业生产技术的工作,并对批生产PMI泡沫塑料的性能和应用进行了相关研究,目的是使得到的国产化泡沫塑料的性能接近或者超过国外同类产品的水平,从而扩大PMI泡沫塑料在我国的应用领域。 具体研究工作是:以全部国产化单体为原料,通过对聚合、发泡和热处理等工艺研究以及对工艺生产过程的稳定性进行控制,制备出密度为60 kg/m3和80 kg/m3且具有自主知识产权的PMI泡沫塑料板材,通过性能测试,分析两种密度PMI泡沫塑料的力学、耐热和成型加工性能,经与国外同类泡沫产品进行对比试验,表明本文制备的泡沫塑料的性能超过了DIAB和AIREX公司的XPVC泡沫塑料,并达到进口PMI泡沫塑料的水平。该技术填补了国内空白,使材料成本大幅度下降,相应的产品已成功应用于大型风力发电叶片上,并通过了中航惠腾风电设备股份有限公司叶片制造工艺考核和产品性能考核,可望实现其在风电叶片中的大规模应用,从而全面替代进口XPVC材料。主要研究结果包括:1)通过简化配料工序,改进模具结构,实现了大尺寸共聚物膜片的生产;2)通过发泡工艺研究,制定了适用于批生产工艺的不同厚度共聚物膜片的发泡温度和发泡时间等工艺参数,避免了发泡焦烧、开裂等工艺缺陷,满足了批生产要求;3)实现了对PMI泡沫塑料的机械加工,如切割、切槽、粘布等,从而制成开槽导流板、轮廓板和双曲板等;4)制备的PMI泡沫塑料具有优异的性能,例如,密度相同时,其力学和耐热性能优于XPVC、PVC泡沫塑料,达到或者超过国外PMI泡沫塑料产品;5)制备的以PMI泡沫塑料为芯材的夹层结构复合材料具备优异的力学性能,相应的产品已成功应用于大型风力发电叶片上。
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