一種制備聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種制備聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 開(kāi)孔發(fā)泡材料是指在泡孔之間不是封閉的，而是相互連通，基體材料W相互連通 的泡孔壁存在。運(yùn)種特殊的泡孔結(jié)構(gòu)可W使固體小顆?；蛘咭后w在泡孔間流動(dòng)，賦予了其 新的功能和應(yīng)用，可W作為分離、吸附材料、催化劑載體、藥物緩釋材料等，具有巨大的應(yīng)用 前景。
[0003] 開(kāi)孔發(fā)泡材料的制備對(duì)設(shè)備和工藝的要求較嚴(yán)格，技術(shù)難度較大，制備方法通常 分為化學(xué)發(fā)泡和物理發(fā)泡，目前大多數(shù)研究集中在化學(xué)發(fā)泡方面，但是化學(xué)發(fā)泡劑的殘留 對(duì)材料的各項(xiàng)性能有很大影響。專利申請(qǐng)?zhí)朇N200810120399. 1公開(kāi)的擠出化學(xué)發(fā)泡聚合 物珠粒的制備方法，是在螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒中部設(shè)置注射口，將聚合物發(fā)泡料及其助劑加 入螺桿擠出機(jī)中，將燒控發(fā)泡劑從注射口注入機(jī)筒中進(jìn)行發(fā)泡，生產(chǎn)過(guò)程中流體發(fā)泡劑全 部注入到雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行混煉擠出切粒，混煉的過(guò)程中由于受到濕度、分散剪切的均 勻度和混合的相容性的影響，所W對(duì)擠出機(jī)工藝要求高，不易控制，而使成品珠粒中的發(fā)泡 劑的含量不均勻，造成產(chǎn)品不穩(wěn)定。此外，燒控類發(fā)泡劑易燃易爆，極易造成安全隱患。另 夕F，美國(guó)專利US7318713公開(kāi)了一種利用超臨界注塑成型技術(shù)制備聚合物微孔發(fā)泡材料的 方法，該方法將超臨界流體導(dǎo)入注塑機(jī)的料筒，在料筒內(nèi)形成聚合物/超臨界流體的均相 溶液，均相溶液在被注射入模具的瞬間發(fā)泡。該方法由于氣泡成核速率較低，得到的孔密度 較小，只能實(shí)現(xiàn)發(fā)泡制品較小的減重，一般注塑成型微孔發(fā)泡制品減重不能超過(guò)30 %，因此 開(kāi)孔效果并不顯著。專利公開(kāi)號(hào)CN101531770A公開(kāi)了一種開(kāi)孔發(fā)泡聚締控的制備方法。將 聚締控和由相同締控類聚締控粒料、成核劑、助發(fā)泡抗收縮劑、抗氧劑制成的成核劑母料混 合后，投入長(zhǎng)徑比20-50之間的單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)中加熱塑化烙融并注入高壓氣體， 高壓氣體和聚締控充分烙融混合擠出，出擠出機(jī)口模時(shí)釋壓膨脹發(fā)泡，制成各種形狀的開(kāi) 孔發(fā)泡制品。但是，開(kāi)孔發(fā)泡材料對(duì)發(fā)泡設(shè)備和工藝有很大的要求，選擇擠出發(fā)泡時(shí)很難控 制注入氣體量、螺桿結(jié)構(gòu)、加熱溫度等對(duì)發(fā)泡影響較大的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，提供一種制備開(kāi)孔率高且泡 孔尺寸可調(diào)控的聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料的方法。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種制備聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料的 方法，其特征在于包括W下步驟：
[0006] (1)將聚合物基體材料與開(kāi)孔助劑混合并加入擠出機(jī)或注塑機(jī)中，通過(guò)擠出機(jī) 或注塑機(jī)將聚合物基體材料與開(kāi)孔助劑的混合材料制備成具有一定形狀的聚合物復(fù)合材 料；
[0007] (2)將步驟（1)所得聚合物復(fù)合材料置于高壓模具中，模壓機(jī)合模并密封模具；先 用超臨界流體吹掃高壓模具，將模具內(nèi)的空氣置換出去，然后向高壓模具中繼續(xù)沖入超臨 界流體，在O~350°C、1~50MPa下溶脹處理0. 3~24h;
[000引 做快速泄壓至常壓，冷卻至0~50°C，即得到所述的聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的聚合物基體材料選自聚苯乙締、聚碳酸醋、丙締臘-下二締-苯 乙締共聚物、聚酷亞胺、聚酷胺、聚苯硫酸、聚酸諷、聚氯乙締、天然橡膠、娃橡膠、下臘橡膠、 聚丙締、聚乙締、聚乳酸、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇醋中的一種或一種W上的共混物。
[0010] 優(yōu)選地，所述的開(kāi)孔助劑選自聚合物或納米粒子。
[0011] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述的聚合物為線型低密度聚乙締、超高分子量聚乙締、超高分子量 聚丙締中的一種或多種；所述的納米粒子為石墨締、蒙脫±、碳納米管、滑石粉、納米碳酸巧 中的一種或多種。
[0012] 作為改進(jìn)，所述開(kāi)孔助劑的重量為聚合物復(fù)合材料總重量的0. 1%~10%。
[0013] 優(yōu)選地，步驟（2)中向所述高壓模具中沖入超臨界流體的流速為0.IMPa/s~ IOMPa/SO
[0014] 優(yōu)選地，步驟（3)中的泄壓速率為0.IMPa/s~lOOMPa/s。
[0015] 優(yōu)選地，所述的超臨界流體為二氧化碳、氮?dú)庵械囊环N或二者的混合氣體。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0017] 本發(fā)明利用超臨界流體發(fā)泡技術(shù)，采用模壓發(fā)泡方式，在不影響聚合物其它性能 的前提下，添加了具有成核劑和開(kāi)孔劑雙重效果的納米粒子，顯著地提高了聚合物的成核 密度和開(kāi)孔率；
[0018] 聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料的泡孔形成一般分為=個(gè)階段，即泡孔的成核、泡孔生長(zhǎng)，泡 孔壁變薄和泡孔壁破裂，本發(fā)明中開(kāi)孔助劑的加入一方面能夠起到異相成核劑的作用，促 進(jìn)泡孔成核，增加泡孔密度；另一方面，開(kāi)孔助劑又是一種良好的開(kāi)孔劑，促進(jìn)泡孔壁破裂， 增大了開(kāi)孔率；
[0019] 本發(fā)明的整個(gè)工藝過(guò)程綠色環(huán)保，無(wú)化學(xué)殘留；并且可W通過(guò)調(diào)節(jié)溶脹處理過(guò)程 的壓力和溫度，制得不同泡孔尺寸的開(kāi)孔發(fā)泡材料，使本發(fā)明的聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料具有 泡孔尺寸的可調(diào)控性。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中所制備的聚乙締/超高分子量聚乙締的沈M圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中所制備的聚丙締/滑石粉的SEM圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中所制備的聚乙締/碳納米管的沈M圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] W下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 陽(yáng)〇24] 實(shí)施例1 :
[0025] 本實(shí)施例的制備聚合物開(kāi)孔發(fā)泡材料的方法包括W下步驟：
[0026] (1)將數(shù)均分子量為4萬(wàn)、烙點(diǎn)為125°C的聚乙締顆粒和超高分子量聚乙締混合并 加入擠出機(jī)或注塑機(jī)中，通過(guò)擠出機(jī)或注塑機(jī)將聚合物基體材料與開(kāi)孔助劑的混合材料制 備成片狀的聚合物復(fù)合材料；其中，擠出機(jī)的加工溫度為160°C，螺桿轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/min,或 者，注塑機(jī)的加工溫度為160°C;超高分子量基乙締的重量為聚合物復(fù)合材料總重量的3% ;
[0027] (2)將步驟（1)所得聚合物復(fù)合材料置于高壓模具中，模壓機(jī)合模并密封模具；先 用二氧化碳?xì)怏w吹掃高壓模具，將模具內(nèi)的空氣置換出去，然后向高壓模具中繼續(xù)沖入二 氧化碳?xì)怏w，該二氧化碳的沖入流速為0.IMPa/s，在136°C、20MPa下溶脹處理SOmin; 陽(yáng)02引 （3)W速率為96MPa/s泄壓至常壓，冷卻至50°C，即得到聚乙締/超高分子量基乙 締開(kāi)孔發(fā)泡材料。
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