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随着航天航空等特殊领域的快速发展，要求芯层材料具有更高的强度、刚度和耐热性。而通用泡沫塑料（如PE、PP等）耐热强度差，高温形变使得夹层结构的尺寸稳定性遭到破坏，不能满足上述领域的使用要求。聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫塑料作为新型高性能泡沫塑料之一，它所具有的强度和耐热性是现有泡沫塑料中最高的。目前国内在上述领域使用的PMI泡沫塑料主要是从德国进口，价格昂贵。为了打破长期依赖进口的局面，降低成本，研发具有自主知识产权的PMI泡沫塑料刻不容缓。本文采用自由基预聚体法制备了PMI泡沫塑料。研究了配方中各组分对PMI泡沫塑料质量的影响，确定了各组分的用量范围和制备PMI泡沫塑料的基本配方。通过傅里叶转变红外光谱分析（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TG）对PMI泡沫塑料分子结构热转变进行了研究；利用扫描电镜（SEM）和光学显微镜对PMI泡沫塑料泡孔的微观结构进行了观察；对PMI泡沫塑料的机械性能和热性能进行了测试；讨论了发泡工艺和密度对PMI泡沫塑料分子结构和性能的影响。结果表明：通过丙烯腈（AN）58~50份、甲基丙烯酸（MAA）42~50份、偶氮二异丁腈（ABIN）0.25~0.45份、丙烯酰胺（AM）2份、甲酰胺2~8份、碳酰胺0.5份组成的配方能够制备出质量轻、性能较高的PMI泡沫塑料。在许可范围内，调节发泡剂用量和发泡温度可制得密度不同的轻质PMI泡沫塑料，且随发泡剂用量和发泡温度的提高密度减小。BMI可用作制备高密度PMI泡沫塑料的密度控制剂，密度随BMI用量的增加而大幅度提高。少量交联剂的加入可使PMI泡沫产生一定的交联结构，可有效提高PMI泡沫塑料的一些物理机械性能。碳酰胺具有良好的成核作用，能有效减小泡沫泡孔孔径，使泡孔分布更均匀，可作为制备PMI泡沫塑料的成核剂。高温发泡和热处理过程中，PMI泡沫塑料的分子结构发生了重大转变，形成了一系列的环状结构和交联结构。PMI泡沫塑料的闭孔率高达100%，各向同性，具有优异的机械性能、耐热性能和成型加工性能，是夹层结构选用的理想芯层材料。