一种含氟聚合物泡孔材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其包括如下步骤：a)将含氟聚合物置于密闭容器中，并将密闭容器的温度升至150℃～340℃；b)向密闭容器中通入超临界二氧化碳至密闭容器的压力达到10MPa～40MPa，并在该压力下保持预定时间T，使超临界二氧化碳均匀分布于含氟聚合物中；c)对所述密闭容器进行卸压，使所述含氟聚合物中的超临界二氧化碳发泡，得到含氟聚合物泡孔材料，其中所述密闭容器的卸压速度为大于8MPa/s。本发明专利技术还提供一种含氟聚合物泡孔材料。

【技术实现步骤摘要】
一种含氟聚合物泡孔材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，尤其涉及一种含氟聚合物泡孔材料及其制备方法。
技术介绍
含氟聚合物材料是一种单体分子中的氢原子被氟原子全部取代或部分取代的特种高分子聚合物。因氟原子较低的极化率，强的电负性，较小的范德华半径，以及很强的键能，含氟聚合物材料呈现优异的耐热、耐化学腐蚀、耐候、阻燃等特性。然而，含氟聚合物材料的密度往往大于1.7g/cm3，单体积质量远远大于常用的工程塑料，导致其原料成本远远高于其他塑料，而限制了含氟聚合物材料的推广应用。研究发现高分子发泡材料是一种性能优异的材料，其密度得到大幅度降低，同时具有良好的机械性能、热力学性能、加工性能及某种特殊性能。目前高分子发泡材料的制备方法主要分为两种：化学发泡和物理发泡。化学发泡一般采用在高温下能分解产生气体的有机化合物作为发泡剂。化学发泡剂的使用存在严重的环境和人身危害。物理发泡指通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解等起到发泡的作用。超临界二氧化碳是一种优异的气相物理发泡剂。比如中国公开专利(CN101580600A)公开了一种聚全氟乙丙烯微孔发泡材料，采用超临界的二氧化碳流体来进行发泡，然而该方法中，由于聚全氟乙丙烯在40摄氏度的温度下为固态，超临界二氧化碳在聚全氟乙丙烯基体中的渗透扩散较慢，耗时较长(2小时以上)，且存在混合不均匀等缺陷，难以得到高孔隙率、均匀分布的聚全氟乙丙烯发泡材料，其工艺时效低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种含氟聚合物泡孔材料及其制备方法。该含氟聚合物泡孔材料不仅具有高开孔率，而且泡孔分布均匀。该制备方法用时短，制备效率高。本专利技术提供一种含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其包括如下步骤：a)将含氟聚合物置于密闭容器中，并将密闭容器的温度升至150℃～360℃；b)向密闭容器中通入超临界二氧化碳至密闭容器的压力达到10MPa～40MPa，并在该压力下保持预定时间T，使超临界二氧化碳均匀分布于含氟聚合物中；c)对所述密闭容器进行卸压，使所述含氟聚合物中的超临界二氧化碳发泡，得到含氟聚合物泡孔材料，其中所述密闭容器的卸压速度为大于8MPa/s。本专利技术还提供一种采用上述制备方法得到的含氟聚合物泡孔材料，其特征在于，所述含氟聚合物泡孔材料包括多个开孔，所述开孔的孔径大小为1纳米～100微米，所述含氟聚合物泡孔材料的密度为0.3～1.4g/cm3。相较于现有技术，本制备方法具有以下优点：通过将密闭容器的温度升至150℃～360℃，使得含氟聚合物在高温下变为软相。当通入超临界二氧化碳后，超临界二氧化碳可快速溶解并扩散于软相的含氟聚合物中，以形成均匀分布的泡核。再以较高的卸压速度(大于8MPa/s)对所述密闭容器进行卸压，使超临界态的二氧化碳膨胀、逃逸，促使泡核生长从而在含氟聚合物基体中形成多个泡孔，得到具有多个泡孔的含氟聚合物泡孔材料。相比于现有技术，该方法中超临界二氧化碳与含氟聚合物之间混合的时间较短，只要8分钟即可实现超临界二氧化碳均匀分布。相比于现有的2小时溶胀(CN101580600A)，大大降低了制备时间，提高了制备效率。可通过调整密闭容器的温度、通入超临界二氧化碳后密闭容器的压力、预定时间T及卸压速度，而实现对超临界二氧化碳的发泡过程进行调整，从而得到具有不同孔径的泡孔的含氟聚合物泡孔材料。当通入超临界二氧化碳后密闭容器的温度为150℃～300℃、密闭容器的压力为25MPa～40MPa、预定时间T大于10分钟及卸压速度大于10MPa/s，可得到孔径小于100nm的泡孔；当通入超临界二氧化碳后密闭容器的温度为180℃～360℃、密闭容器的压力为10MPa～40MPa、预定时间T大于8分钟及卸压速度大于8MPa/s，可得到孔径小于100微米的泡孔。相比于传统的制备方法，该制备方法制得的含氟聚合物的开孔率高，泡孔壁薄，材料密度低(材料密度为0.3～1.4g/cm3)，因而，该含氟聚合物可广泛应用于包装、建筑、防护、屏蔽、装饰、医疗等领域。附图说明图1是本专利技术实施例1得到的聚偏氟乙烯纳米泡孔材料的断面扫描电镜(SEM)照片；图2是本专利技术实施例4得到的聚全氟乙丙烯纳米泡孔材料的断面SEM照片；图3为本专利技术实施例6得到的聚偏氟乙烯微孔发泡材料的断面SEM照片；图4是本专利技术实施例8得到的聚偏氟乙烯微孔发泡材料的断面SEM照片；图5是本专利技术实施例9得到的聚全氟乙丙烯微孔发泡材料的断面SEM照片；图6是本专利技术实施例10得到的聚全氟乙丙烯微孔发泡材料的断面SEM照片；图7是本专利技术实施例12得到的聚偏氟乙烯/聚全氟乙丙烯微孔发泡材料的断面SEM照片。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其包括如下步骤：a)将含氟聚合物置于密闭容器中，并将密闭容器的温度升至150℃～360℃；b)向密闭容器中通入超临界二氧化碳至密闭容器的压力达到10MPa～40MPa，并在该压力下保持预定时间T，使超临界二氧化碳均匀分布于含氟聚合物中；c)对所述密闭容器进行卸压，使所述含氟聚合物中的超临界二氧化碳发泡，得到含氟聚合物泡孔材料，其中所述密闭容器的卸压速度为大于8MPa/s。在步骤a)中，通过对密闭容器内的温度进行升高，可使含氟聚合物基本为软相，以利于步骤b)的超临界二氧化碳与含氟聚合物的混合，并使超临界二氧化碳“溶解”于含氟聚合物中，并呈均匀分布。可以理解的是，该“溶解”并非为真正意义的将盐溶于水中一般的溶解，而是一种特殊的溶解状态。正是因为所述密闭容器的温度升高，含氟聚合物呈软相，因此，可在较短的预定时间T(大于等于8分钟)内，将超临界二氧化碳均匀溶于含氟聚合物中；这相比现有的长达数小时的溶胀处理时间，大大节约了时间，提高了制备效率。所述密闭容器内的温度可根据所述含氟聚合物的具体种类而设定，只要使含氟聚合物呈软相即可。举例来说，以所述密闭容器内的下限温度来说，当含氟聚合物为聚偏氟乙烯时，则所述密闭容器内的温度升至160℃～180℃，即可使聚偏氟乙烯呈软相；当含氟聚合物为聚全氟乙丙烯时，则所述密闭容器内的温度升至260℃～280℃，即可使聚偏氟乙烯呈软相。当然，以所述密闭容器内的上限温度来说，所述密闭容器的上限温度不能致使含氟聚合物完全熔融。举例来说，当氟聚合物为聚偏氟乙烯时，上限温度不能超过210℃；当含氟聚合物为聚全氟乙丙烯时，上限温度不能超过360℃所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯和/或聚全氟乙丙烯。考虑到发泡的过程，相比发泡之前的含氟聚合物，在发泡之后所得到的含氟聚合物泡孔材料的体积迅速增大，因此，必须限定所述含氟聚合物在所述密闭容器的所占容积在某一定值以下。本专利技术中，当预定得到泡孔孔径为纳米级，则限定所述含氟聚合物的体积小于所述密闭容器的容积的30％；当预定得到泡孔孔径为微米级，则限定所述含氟聚合物的体积小于所述密闭容器的容积的20％。进一步当想得到孔径较大的泡孔如微米级，则可将所述密闭容器的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其包括如下步骤：a)将含氟聚合物置于密闭容器中，并将密闭容器的温度升至150℃～360℃；b)向密闭容器中通入超临界二氧化碳至密闭容器的压力达到10MPa～40MPa，并在该压力下保持预定时间T，使超临界二氧化碳均匀分布于含氟聚合物中；c)对所述密闭容器进行卸压，使所述含氟聚合物中的超临界二氧化碳发泡，得到含氟聚合物泡孔材料，其中所述密闭容器的卸压速度为大于8MPa/s。

【技术特征摘要】
1.一种含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其包括如下步骤：a)将含氟聚合物置于密闭容器中，并将密闭容器的温度升至150℃～360℃；b)向密闭容器中通入超临界二氧化碳至密闭容器的压力达到10MPa～40MPa，并在该压力下保持预定时间T，使超临界二氧化碳均匀分布于含氟聚合物中；c)对所述密闭容器进行卸压，使所述含氟聚合物中的超临界二氧化碳发泡，得到含氟聚合物泡孔材料，其中所述密闭容器的卸压速度为大于8MPa/s。2.一种如权利要求1所述的含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯和/或聚全氟乙丙烯。3.一种如权利要求1所述的含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述含氟聚合物的体积小于所述密闭容器的容积的30％。4.一种如权利要求1所述的含...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘富，林海波，范德胜，范燚，张利娟，
申请(专利权)人：宁波绿色方舟环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33