? ? ? 上海樂瑞固化工創(chuàng)新脫模劑產(chǎn)品LubeKote?8171A 近期在PMI泡沫材料制程中取得成功應(yīng)用。作為外脫模劑，應(yīng)用于第一工藝步驟甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚板的制程中，能夠提供良好的脫模性能。
那么什么是PMI泡沫材料呢？下面就讓我們一起來長長姿勢吧！
（以下內(nèi)容為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)）

PMI 泡沫材料簡介

? ? ? 聚甲基丙烯酰亞胺（PMI）泡沫是一種交聯(lián)型硬質(zhì)結(jié)構(gòu)型泡沫材料，具有 100%的閉孔結(jié) 構(gòu)，其均勻交聯(lián)的孔壁結(jié)構(gòu)可賦予其突出的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的力學(xué)性能。其主分子鏈為 C-C 鏈，分子側(cè)鏈含有酰亞胺結(jié)構(gòu)的泡沫塑料，可由多種方法制造。該泡沫塑料是目前強度 和剛度最高的耐熱泡沫塑料（180～240℃），能夠滿足中高溫、高壓固化和預(yù)浸料工藝要求。與各種類型樹脂之間具有良好的兼容性，適合作為高性能夾層結(jié)構(gòu)中的芯層材料使用，可以 取代蜂窩結(jié)構(gòu)，而且各向同性，容易經(jīng)過機械加工成為各種形狀復(fù)雜的截面形狀，并且不含 任何氟利昂，屬于環(huán)保型材料，防火性能達到 FAR 25.853 和 AITM 等有關(guān)標準，代表著高性 能聚合物結(jié)構(gòu)泡沫塑料的最新發(fā)展領(lǐng)域。
? ? ? PMI 泡沫首先是由德國 Schrder 博士在 1961 年發(fā)明的，由Rohm& Hass 有限公司于 1966 年在德國 Darmstadt 首先研制成功并實現(xiàn)商品化。目前 PMI 泡沫已被廣泛 地應(yīng)用在航天、航空、軍工、船舶、汽車、鐵路機車制造、雷達、天線等領(lǐng)域。
PMI 泡沫具有下列性能：
1、100%的閉孔結(jié)構(gòu)，且各向同性。? ?
2、耐熱性能好，熱變形溫度為 180～240℃。
3、優(yōu)異的力學(xué)性能，比強度高、比模量高，在各種泡沫中是最高的。
4、面接觸，具有很 好的壓縮蠕變性能。
5、可高溫?zé)釅汗蕹尚停?80～230℃、0.5～0.7MPa），可真空袋加熱成型（180～230℃，幾 個 Pa），還可熔融注射成型，實現(xiàn)泡沫夾層與預(yù)浸料的一次性共固化。
6、不含氟里昂和鹵素。
7、良好的防火性能，無毒、低煙。? ?
8、和各種樹脂體系的相容性好。
9、優(yōu)良的介電性能：介電常數(shù) 1.05～1.13，損耗角正切在(1～18)×10-3。在 2～26 GHz 的頻率范圍內(nèi)，其介電常數(shù)和介電損耗的變化很小，表現(xiàn)出很好的寬頻穩(wěn)定性，使之非常適 于雷達及天線罩的制造。
10、沒有鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的面板-蜂窩界面的濕熱腐蝕。

PMI 泡沫具有比重小、耐高溫、低介電常數(shù)與損耗、抗壓強度高、比強度高、抗疲勞和抗蠕變性能好等優(yōu)點，可實現(xiàn)與預(yù)浸料一步固化的工藝；同時具有優(yōu)良的二次加工性能，可通過加熱成型不同曲面形狀的制品在相同密度的泡沫中，PMI 泡沫的強度和剛度是所有泡沫中最高的。以其卓越的綜合性 能，在大型客機和運輸機、戰(zhàn)斗機、直升機、高速列車、風(fēng)力發(fā)電機葉片、衛(wèi)星和運載火箭 及運動和醫(yī)療器材等方面獲得了大量的應(yīng)用。PMI 泡沫作為夾芯材料時，可采用 Scrimp 法、 纖維纏繞法、加壓鑄造法等方法制造復(fù)合材料。

PMI 泡沫材料的特性

1、物理化學(xué)特性
? ? ? PMI 泡沫通過加熱甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚板，發(fā)泡制造。在發(fā)泡共聚板的過程中， 共聚物轉(zhuǎn)變成聚甲基丙烯酰亞胺。發(fā)泡溫度在 170℃以上，根據(jù)密度和型號不同而不同。目前，世界上主要 PMI 泡沫產(chǎn)品是德國德固賽公司生產(chǎn)的 ROHACELL?系列產(chǎn)品，工藝過程 如圖 2 所示。

? ? ? ? ? ??圖1：PMI 泡沫的生產(chǎn)工藝過程

圖 2：ROHACELL-51 WF? 微結(jié)構(gòu)

? ? ? ? ?孔穴的基本特征：孔壁厚度：t=12um，孔穴大小：l=0.6m
2、PMI 泡沫夾層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
? ? ? 在夾層結(jié)構(gòu)中，PMI 泡沫材料可以作為結(jié)構(gòu)性單元。過去，一般僅僅把泡沫作為填充材 料，不考慮其強度和剛度對結(jié)構(gòu)的貢獻。主要原因是過去使用的泡沫材料，例如 PUR 泡沫， 一般是在結(jié)構(gòu)完成以后，空腔內(nèi)發(fā)泡，這樣泡沫的質(zhì)量，均勻性和力學(xué)性能難以保證。PMI 泡沫采用的是獨特的固體發(fā)泡技術(shù)，泡沫的質(zhì)量、均勻性和力學(xué)性能都可以保證。PMI 泡沫 是目前比強度和比剛度最高的聚合物硬質(zhì)泡沫材料。通過計算，如果把 PMI 泡沫作為夾層 結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性單元，面板可以減少 1－2 層碳纖維鋪層。PMI 泡沫夾層結(jié)構(gòu)可以作為結(jié)構(gòu)性 夾層結(jié)構(gòu)使用，應(yīng)用領(lǐng)域突破了過去蜂窩等非結(jié)構(gòu)性夾層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)觀點。
3、PMI 泡沫夾層結(jié)構(gòu)的工藝優(yōu)勢
? ? ? PMI 泡沫還具有突出的耐壓縮蠕變性能。也可以這樣說，PMI 泡沫的比強度和比剛度是 使得材料具有良好的使用性能，PMI 泡沫耐壓縮蠕變性能使得材料同時也具備了良好的工藝 性能。碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料體系的固化需要設(shè)定的壓力，溫度和時間為固化條件。如果采用 節(jié)約成本的共固化工藝，作為芯材的泡沫材料，需要具有良好的耐壓縮蠕變性能。經(jīng)過試驗， PMI 泡沫能夠滿足各種固化條件的要求。
? ? ? 通常對于泡沫夾層結(jié)構(gòu)，可以采用的工藝有：
? ? ? 模壓工藝：模壓工藝的特點是模具成本相對較高，優(yōu)點是能夠準確的保證復(fù)合材料的厚 度和尺寸；同時具有兩個光潔表面的構(gòu)件。通常采用模壓工藝的構(gòu)件有飛行控制部件，直升 機旋翼，運動器材和醫(yī)療床板等。在模壓工藝中，通過賦予泡沫芯材一定的過盈量，在合模 固化過程中，過盈量給面板的固化提供反壓力。PMI 泡沫的耐壓縮蠕變性能是過盈量轉(zhuǎn)變成 反壓力的前提和保證，可以通過設(shè)定合適的過盈量，根據(jù)鋪層的樹脂含量，固化體系，面板 厚度，調(diào)整反壓力的大小，滿足固化壓力的要求。
? ? ? 熱壓罐工藝：熱壓罐工藝的特點是一面硬模，一面軟模（真空袋）。通過抽真空以及熱 壓罐內(nèi)加壓，對固化中的復(fù)合材料層板加壓。如果采用共固化工藝，也就是碳纖維復(fù)合材料 面板的固化、夾層結(jié)構(gòu)芯材與面板的粘接一次性完成。PMI 泡沫的空隙相對蜂窩要小，能夠 對面板的固化提供足夠的支撐，不會象蜂窩結(jié)構(gòu)面板出現(xiàn)電報效應(yīng)。
? ? ? RTM 工藝：液體樹脂注射是一種相對較新的優(yōu)化制造工藝，借助 RTM（樹脂轉(zhuǎn)注模） 的技術(shù)，生產(chǎn)高性能夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)件。目的是為了簡化生產(chǎn)過程，降低制造成本，節(jié)約原材料 的價格。選用價格相對較低，具有良好的鋪覆性能的布，可以實現(xiàn)批量生產(chǎn)，構(gòu)件能達到使 用高質(zhì)量的預(yù)浸料的效果。如果將蜂窩的孔隙加以密封，不讓低黏度的注射樹脂流入蜂窩孔 隙，在 RTM 制造工藝中，也可以選擇蜂窩作為夾心材料。不過，通常如果采用 RTM 工藝生 產(chǎn)夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，一般采用泡沫芯材。和熱壓罐工藝相同，芯材也需要具有良好的耐壓 縮蠕變性能，滿足樹脂注射壓力和注射溫度的要求。
4、PMI 泡沫夾層結(jié)構(gòu)耐久性方面的優(yōu)勢

? ? ? 泡沫夾層結(jié)構(gòu)與 NOMEX?蜂窩夾層結(jié)構(gòu)比較的另一個特點是其抗吸濕性好得多，由于泡 沫是閉孔的，濕氣和水分很難進入到夾芯里面去。兩種材料的吸濕實驗對比見圖 3。目前， 艦載機型以及一些雷達透波構(gòu)件（雷達罩）盡可能的避免采用蜂窩結(jié)構(gòu)，減少維護成本。

1、全球市場
? ? ? PMI 泡沫絕大部分用作復(fù)合材料夾芯材料，已成功地引入很多應(yīng)用領(lǐng)域，目前已有 154 種復(fù)合材料夾芯應(yīng)用，涉及領(lǐng)域包括雷達天線罩、隱身、火車、船舶、汽車和航空航天領(lǐng)域、 醫(yī)療、體育用品。 PMI 泡沫復(fù)合材料產(chǎn)品在全球市場增長迅猛，自 20 世紀 70 年代以來， PMI 泡沫已經(jīng)應(yīng)用于許多航天、航空飛行器中，包括麥道公司 MD11 的襟翼導(dǎo)流片、進氣道； 韋 斯 特 蘭 直 升 機 公 司 的 “ 山 貓 ”、“ 海 王 ” 的 主 、 尾 旋 翼 ； 空 客 公 司 A320 擾 流 器 、A340/500/600/380 飛機客艙氣密隔板；歐洲直升機公司 EC135、NH90 的主尾旋翼；波音公司與西科斯基公司聯(lián)合研制的 RAH-66“科曼奇”的旋翼等。航天上，PMI 泡沫塑料已經(jīng)應(yīng)用到美國德爾塔(Deltall)運載火箭的載荷段整流罩、級間段、中間體、隔熱罩等。

? ? ? 交通運輸上，PMI 泡沫塑料目前已經(jīng)應(yīng)用到日本新干線 E4 列車的列車頭、歐洲快速列 車車頭、瑞士 Schindler Technic 公司自承載式貨車車體、德國 Duewag 公司的有軌電車車體 中段、意大利法拉利跑車、F1 賽車的車體等。PMI 泡沫塑料還應(yīng)用于西門子等公司醫(yī)療床 板，挪威高速表面效應(yīng)巡邏艇的艇體等。??

?

西門子醫(yī)療床

? ? ? PMI 泡沫優(yōu)異性能，使其成為材料科學(xué)中理想的輕型材料之一。將 PMI 泡沫與其他材料 及加工工藝結(jié)合，有利于汽車的輕量化發(fā)展。隨著材料輕量化技術(shù)，包括設(shè)計、生產(chǎn)工藝、 裝配、連接及材料性能等的不斷發(fā)展和成熟，未來基于復(fù)合材料的多材料輕量化結(jié)構(gòu)是汽車 輕量化及汽車外飾件材料的發(fā)展趨勢。通過不同材料、結(jié)構(gòu)和制造工藝的相互結(jié)合和補充，可以簡單方便地實現(xiàn)設(shè)計和制造的模塊化，以使所用材料和零件的功能達到最佳的組合。目前，汽車的輕量化技術(shù)還處于不成熟階段，在未來將有很大的發(fā)展空間。
? ? ? 1）1989 年山貓直升機 Lynx AH MK 9 的首次飛行即安裝了新型先進復(fù)合材料旋翼，旋 翼直徑達到 12.8m。ROHACELL 泡沫廣泛應(yīng)用在各種型號的直升機槳葉中作為芯材，例如 BK117、EC135、EH101、Tiger 等型號的直升飛機。其中 EH101 槳葉的長度達到 8.5m。使用 ROHACELL 泡沫的夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計，槳葉的使用壽命約可延長 10000 多飛行小時,比金屬槳葉的 400-500 飛行小時長很多。

? ? ? 2）新一代的“虎”式直升機的引擎罩是使用 PMI 泡沫 ROHACELL XT 作為芯材，和 BMI 預(yù)浸料共固化。構(gòu)件的長期使用溫度達到 160°C。只有使用 ROHACELL XT 才能實現(xiàn)共固化， 降低成本的同時減輕重量。
? ? ? 3）PMI 泡沫夾芯結(jié)構(gòu)在 A340 和 A380 后壓力框上取得應(yīng)用?？罩锌蛙?A340-500 和 600 選擇 ROHACELL 泡沫加強氣密機艙的球面框，泡沫夾層的加強筋大幅度提高了球面框的穩(wěn)定性。

? ? ?4）日本新干線 E4 高速火車頭中使用 PMI 泡沫作為芯材。高速火車頭需要一種高強度和 重量比的碳纖維/環(huán)氧樹脂面板復(fù)合材料。而且需要滿足壓力罐工藝需要的壓力和壓力下的 蠕變指標。PMI 正是具有高強度重量比和較高的耐壓縮蠕變性能。?

? ? ? 5）1999 年至 2001 年，雷諾汽車公司采用 RTM 工藝，先后成功地在 Espace 第三代汽車 的發(fā)動機罩和第四代汽車的車頂加強筋部位使用了 ROHACELL 51 IG，并采用了玻璃纖維進行 增強。此外，奔馳 McLaren SLR 汽車的車門檻板和后保險杠底桿等部件則使用了 ROHACELL 71 IG。在 Lancer Evolution 8 中，ROHACELL 51 IG 被用作擾流板的夾層結(jié)構(gòu)芯材，它比原來的 ABS 部件減輕了 2kg。在寶馬 X5 中，通過熱壓罐工藝固化成型的以 ROHACELL 為芯材的夾層板 發(fā)動機蓋，其重量僅為金屬制發(fā)動機蓋的 1/4 左右。
? ? ? 6）法國 Corima 公司使用 ROHACELL IG51 泡沫作為芯材用在高性能的復(fù)合材料自行車的 車架和輪輻，外面使用碳纖維的包覆模壓成型。挪威制造商 Madshus 公司多年來一直采用 ROHACELL 聚甲基丙烯酰亞胺（PMI）硬質(zhì)泡沫作為生產(chǎn)滑雪板的必需組成部分。ROHACELL 芯材與纖維增強表面的完美結(jié)合，賦予滑雪板最佳的柔韌性與動力學(xué)性能。采用膠粘或模壓 工藝，該高性能 PMI? 泡沫可與各種常用塑料形成具有高負承載能力的復(fù)合材料。
? ? ? 從國外使用情況看，PMI 泡沫產(chǎn)品約 80%用于航天航空領(lǐng)域，約 15%用于交通運輸上， 約 5%用于其他領(lǐng)域。
2、國內(nèi)市場
? ? ? 國內(nèi) PMI 泡沫已用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料和透波材料，主要從德國進口，價格昂貴。
? ? ? 2006 年，德國贏創(chuàng)德固賽聯(lián)合上海同濟大學(xué)一起研發(fā)的 PMI 泡沫夾心帽筋條結(jié)構(gòu)的復(fù) 合材料發(fā)動機蓋和后背門部件已被安裝在上海燃料電池汽車動力系統(tǒng)有限公司的新一代燃 料電池汽車上。與傳統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)部件相比，二者分別減重 37.7%和 34.6%。
? ? ? 2009 年 3 月，研制的 PMI 泡沫作為樹脂基復(fù)合材料的泡沫夾層結(jié)構(gòu)芯材，在××項目應(yīng)用單位進行了全面考核，所做的××直升機旋翼考核結(jié)果表明，研制的 PMI? 泡沫夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料性能的耐疲勞和機械強度等性能完全達到了設(shè)計要求，所研制的 PMI 泡沫性能 指標完全符合項目的泡沫夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料需要。并且， 研制的 PMI 泡沫還在××無人機 上得到了應(yīng)用。
? ? ? ?2012 年 7 月 18 日，由直升機材料冶金和環(huán)境工程工作系統(tǒng)主持召開了“聚甲基丙烯酰 亞胺（PMI）泡沫性能和工藝評審會”；昌河飛機公司、中國直升機設(shè)計研究所、惠陽航空 螺旋槳公司、湖南大學(xué)、湘潭大學(xué)等單位的領(lǐng)導(dǎo)和專家參加了評審會議。
? ? ? 中國首架自行研發(fā)的新型支線飛機 ARJ21-700 的機翼和翼片都采用了 PMI 夾層結(jié)構(gòu)泡沫 芯材，ARJ21 也將成為中國首個銷往歐美國家的飛機產(chǎn)品，目前國內(nèi)外訂單為 208 架，其 中包括美國通用電氣商業(yè)航空服務(wù)公司訂購的 25 架飛機。
? ? ? 國產(chǎn)的 C919 大型客機及未來大型運輸機機身、機翼和壓力框等復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu) 均選用了 PMI 泡沫芯材；PMI 泡沫還在國產(chǎn)的某直升機旋翼、尾翼和機身，及某火箭殼體等 的泡沫夾層結(jié)構(gòu)樹脂基復(fù)合材料方面獲得了應(yīng)用。

? ? ? 中航惠騰風(fēng)電設(shè)備股份有限公司風(fēng)力發(fā)電機組風(fēng)輪葉片已經(jīng)在用森普沃（北京）新材料 科技發(fā)展有限公司的 PMI 泡沫材料。由北京天波環(huán)宇研究所開發(fā)的偏饋天線上，改變了過 去采用 NOMEX 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計，轉(zhuǎn)而采用 PMI 作為筋條。

? ? ? 國內(nèi)軍工行業(yè)用 PMI 泡沫均從國外進口，PMI 泡沫產(chǎn)品的國產(chǎn)化為打破國外公司對該產(chǎn) 品的壟斷具有重要意義，且具有十分明顯的經(jīng)濟和社會效益。另外 PMI 泡沫在民用的核磁 共振醫(yī)療設(shè)備、音響設(shè)備和運動器材等方面得到了應(yīng)用，PMI 泡沫在國內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用前景。

? ? ?中國首架自行研發(fā)的新型支線飛機 ARJ21-700 的機翼和翼片都采用了 ROHACELL 夾層結(jié) 構(gòu)泡沫芯材，這也是 ROHACELL 泡沫首次應(yīng)用在中國本土自主研發(fā)設(shè)計的飛機中。ROHACELL 作為應(yīng)用于復(fù)合材料的夾層泡沫，可粘合在兩塊由碳纖維或玻璃纖維增強的高韌性塑料面板 之間，采用三明治結(jié)構(gòu)的成型件剛性好且重量輕，具有高負承載能力。

PMI前景展望

? ? ?目前 PMI? 泡沫最初應(yīng)用從上世紀初的航空開始，逐步發(fā)展到今天的船舶、交通運輸、 運動器材、風(fēng)力發(fā)電、醫(yī)療器材等領(lǐng)域，隨著需求的多樣化，PMI 泡沫的產(chǎn)品和應(yīng)用也將不 斷發(fā)展。包括大中型客機的一級結(jié)構(gòu)、雷達罩、機腹整流罩、小翼、沖壓渦輪發(fā)動機艙門以 及前起落架艙門等，直升機的機身、旋葉和尾端的芯子等，運載火箭的有效載荷整流罩、級 間艙段、中間體、隔熱罩、推進器鼻錐結(jié)構(gòu)等，同時在在艦船、高速機車中也都得到了應(yīng)用。從國外 PMI 泡沫產(chǎn)品約 80%用于航天航空領(lǐng)域看，PMI泡沫在國內(nèi)航空航天領(lǐng)域相當大的提升比例。加上最近幾年軍工行業(yè)高速發(fā)展尤其戰(zhàn)斗機、無人機等對輕型復(fù)合新材料需求比較旺盛的領(lǐng)域，國內(nèi)的 PMI 泡沫龍頭企業(yè)有望獲得極大的發(fā)展機會。

上海樂瑞固化工有限公司? ?成立于2008年，是一家專門致力于脫模劑、防粘和表面潤滑產(chǎn)品的高新企業(yè)。從引進來到走出去，十年的探索讓樂瑞固在橡膠、聚氨酯、復(fù)合材料行業(yè)的脫模、防粘及表面潤滑上日臻完善。十年鑄就脫模品質(zhì)，樂瑞固旗下四大明星品牌LUBKO、LubeKote、Polymold、CIREX技術(shù)脫胎于歐洲卻青出于藍而勝于藍。十年服務(wù)之路，樂瑞固積累了豐富的行業(yè)脫模方案專知，深入聆聽理解客戶的脫模問題，全力幫助客戶解決難題，為客戶提供最合適的脫模解決方案。


上海樂瑞固化工有限公司
Shanghai Lorechem Company Limited
上海市聯(lián)航路1818弄紅星國際廣場20號2-3層
Floor 2-3, No.20 Hongxing International Plaza, Lane 1818 Lianhang Rd., Shanghai, China
TEL: 0086-21-58993558? ? ? ? ? ? ? ? FAX: 0086-21-50323865
EMAIL: Tec@lorehem.com? ? ? ? ? ?Website: m.jzltzs.cn