一种高强度的低密度聚‑4‑甲基‑1‑戊烯泡沫及其制备方法技术

一种高强度的低密度聚‑4‑甲基‑1‑戊烯泡沫，属于高分子材料领域，按质量分数计，包括聚‑4‑甲基‑1‑戊烯50～99.8％和增强剂0.2～50％；增强剂为聚合物增强剂和无机增强中的至少一种。通过在传统的低密度聚‑4‑甲基‑1‑戊烯泡沫中加入增强剂，明显地提升了低密度聚‑4‑甲基‑1‑戊烯泡沫的骨架强度，进而改善泡沫的加工性能及提高泡沫的力学性能。本发明专利技术还提出一种高强度的低密度聚‑4‑甲基‑1‑戊烯泡沫的制备方法，该制备方法操作简单，工艺稳定，不需要太复杂的设备，只有简单的几步就能高效的得到高强度的低密度聚‑4‑甲基‑1‑戊烯泡沫，得到的泡沫产品各项参数稳定，重现性高。

A kind of low density and high strength poly 4 methyl 1 pentene foam and preparation method thereof

A kind of low density and high strength poly 4 methyl 1 pentene foams, belonging to the field of polymer materials, as mass fraction, including poly 4 methyl 1 GLUTACONIC 50 ~ 99.8% and 0.2 ~ 50% reinforcing agent; reinforcing agent for polymer reinforced at least one agent and inorganic reinforcing in. By adding in the traditional low density poly 4 methyl 1 GLUTACONIC foam enhancer, significantly improved the strength of low density poly 4 methyl 1 GLUTACONIC foam, then improve the machining performance of foam and improve the mechanical properties of the foam. The invention also provides a preparation method of low density and high strength poly 4 methyl 1 pentene foams, the preparation method has the advantages of simple operation, stable process, does not need too complicated equipment, only a few simple steps can efficiently get a low density and high strength poly 4 methyl 1 pentene foam, foam products get the parameters of stability, high reproducibility.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料领域，具体而言，涉及一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫(PMP)及其制备方法。
技术介绍
低密度聚合物多孔材料是一种优异的功能材料，由于具有许多独特的物理性质，如高的介电常数、低的热导率、低密度、高比表面积等，可以用作催化剂载体、隔热材料、气体过滤装置、集成电路衬底等。其中，PMP泡沫材料成分为纯碳氢材料，具有强度较高和成型容易等优点，目前是国际上惯性约束聚变(ICF)实验研究中应用和研究最广的低密度泡沫材料之一。PMP泡沫的硬度和强度与其密度近乎呈线性关系，在现有技术中，密度高于30mg/cm3的PMP泡沫比较坚固，可机械加工赋型。而对于密度低于30mg/cm3的PMP泡沫，由于凝胶体系强度低、脆性大、机械加工时易出现多种不良现象，给机械加工带来了很高的难度，并且以该种低密度PMP泡沫加工最终制得的产品力学性能较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其较现有技术中的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫具有更高的力学强度，能够方便加工成所需的形状。本专利技术的另一目的在于提供一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的制备方法，该方法操作方便、工艺稳定、需要的设备简单，能高效地合成高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫。本专利技术的实施例是这样实现的：一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其特征在于，按质量分数计，包括聚-4-甲基-1-戊烯50～99.8％和增强剂0.2～50％；增强剂为聚合物增强剂和无机增强中的至少一种。一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的制备方法，包括下述步骤：制备聚合物溶液步骤：将溶剂、聚-4-甲基-1-戊烯和增强剂混合均匀并加热，得到聚合物溶液；制备聚合物泡沫步骤：将聚合物溶液凝胶化、干燥后得到低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术提出的一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，在传统的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫中加入增强剂，明显地提升了低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的骨架强度，进而改善泡沫的加工性能及提高泡沫的力学性能。本专利技术还提出了一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的制备方法，该制备方法操作简单，工艺稳定，不需要太复杂的设备，只有简单的几步就能高效的得到高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，得到的泡沫产品各项参数稳定，重现性高。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫及其制备方法进行具体说明。本专利技术提出了一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其特征在于，按质量分数计，包括聚-4-甲基-1-戊烯50～99.8％和增强剂0.2～50％；增强剂为聚合物增强剂和无机增强中的至少一种。进一步地，在本专利技术其它较佳实施例中，按质量分数计，低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫包括聚-4-甲基-1-戊烯50～75％和增强剂25～50％。进一步地，在本专利技术其它较佳实施例中，聚合物增强剂为聚苯乙烯和聚-4-叔丁基苯乙烯中的任一种。优选地，聚苯乙烯重均分子量大于30万，聚-4-叔丁基苯乙烯重均分子量大于10万。聚苯乙烯和聚-4-叔丁基苯乙烯的分子链中含有大而硬的侧基苯环类结构，该类增强剂分子链的刚性远大于侧基为烷基的聚-4-甲基-1-戊烯，将其作为增强剂加入到聚-4-甲基-1-戊烯中可以增强聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的骨架强度，进而改善泡沫产品的加工性能及提高泡沫产品的力学性能。进一步地，在本专利技术其它较佳实施例中，无机增强剂为碳纳米管。优选地，碳纳米管长度小于25μm，碳纳米管的质量为聚-4-甲基-1-戊烯的质量的0.05～0.5％。碳纳米管具有优异的力学性能，弹性模量可达1TPa，在聚-4-甲基-1-戊烯泡沫中添加碳纳米管作为增强剂，可以提高聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的骨架强度，进而改善泡沫产品的加工性能及提高泡沫产品的力学性能。本专利技术还提出一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的制备方法，包括制备聚合物溶液步骤：将溶剂、聚-4-甲基-1-戊烯和增强剂混合均匀并加热，得到聚合物溶液。进一步地，在本专利技术其它较佳实施例中，增强剂包括无机增强剂，上述制备聚合物溶液步骤中还包括将溶剂和无机增强剂预混合的步骤。具体地，预混合的方式是于60～80℃下超声分散10～30min。足够的温度可以保持溶剂的流动性，在超声的作用下，让溶剂混合的更加均匀，同时让无机增强剂在溶剂中更均匀的分散。进一步地，在本专利技术其它较佳实施例中，溶剂由可溶性溶剂和非可溶性溶剂混合制成，可溶性溶剂的质量为溶剂的质量的30～60％。具体地，可溶性溶剂为均四甲苯，非可溶性溶剂为萘。使用可溶性溶剂和非可溶性溶剂的按一定比例混合得到的溶剂，在后续步骤中，可以使得聚-4-甲基-1-戊烯和增强剂在溶剂中获得更好的分散效果，使得在最终得到的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫中，增强剂可以均匀的分布，保证泡沫材料中各处的力学性能均衡。进一步地，在本专利技术其它较佳实施例中，聚-4-甲基-1-戊烯的质量为聚合物溶液的质量的0.87～2.26％。聚-4-甲基-1-戊烯和溶剂的比例适当才能保证聚合物溶液的流动性，聚-4-甲基-1-戊烯才能更好的分散于聚合物溶液中。聚-4-甲基-1-戊烯的用量过多的情况下，泡沫密度高于30mg/cm3，具有较好的加工性能和力学性能，但其已经不属于本专利技术所涉及的低密度泡沫的范围，可不用此方法提高其力学性能。进一步地，在本专利技术的其它较佳实施例中，溶剂、聚-4-甲基-1-戊烯和增强剂在150～180℃下加热搅拌混合，得到聚合物溶液。搅拌过程维持在该温度下，能够使溶剂处于全部熔化的状态，能够保证聚合物溶液的流动性，并且避免在搅拌均匀之前出现冷凝的现象。本专利技术提出的一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的制备方法还包括制备聚合物泡沫步骤：将聚合物溶液凝胶化、干燥后得到低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫。进一步地，在本专利技术的其它较佳实施例中，聚合物溶液在凝胶化之前还需进行超声处理。具体地，超声处理需要维持在150～180℃，超声处理的时间为10min。超声处理可以让聚合物溶液更加均匀，保证低密度聚-4-甲基-1-戊烯与无机增强剂的充分混合，让得到的泡沫产品质地均匀，各部分力学强度相当。超声处理同样需要维持在150～180℃，以防止冷凝。进一步地，在本专利技术的其它较佳实施例中，聚合物溶液于室温下静置12～24h进行凝胶化。足够的凝固时间可以让凝胶成型效果更佳，更充分。进一步的，在本专利技术的其它较佳实施例中，干燥的方式采用真空干燥法。干燥可以除去溶剂，得到低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提出一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其制备方法如下：在磨口烧瓶中依次加入20.1g萘、27.1g均四甲苯混合成溶剂，向溶剂中加入磁子，并在磁力搅拌下油浴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度的低密度聚‑4‑甲基‑1‑戊烯泡沫，其特征在于，按质量分数计，包括聚‑4‑甲基‑1‑戊烯50～99.8％和增强剂0.2～50％；所述增强剂为聚合物增强剂和无机增强剂中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其特征在于，按质量分数计，包括聚-4-甲基-1-戊烯50～99.8％和增强剂0.2～50％；所述增强剂为聚合物增强剂和无机增强剂中的至少一种。2.根据权利要求1所述的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其特征在于，按质量分数计，包括所述聚-4-甲基-1-戊烯50～75％和所述增强剂25～50％。3.根据权利要求1所述的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其特征在于，所述聚合物增强剂为聚苯乙烯和聚-4-叔丁基苯乙烯中的任一种。4.根据权利要求1所述的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫，其特征在于，所述无机增强剂为碳纳米管。5.一种如权利要求1～4任一项所述的高强度的低密度聚-4-甲基-1-戊烯泡沫的制备方法，其特征在于，包括：制备聚合物溶液步骤：将溶剂、所述聚-4-甲基-1-戊烯和所述增强剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄传群，罗炫，张庆军，陈姝帆，杨睿戆，方瑜，邵婷，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51