聚-4-甲基-1-戊烯低密度泡沫材料配方和制备方法组成比例

本发明专利技术提供了一种聚－４－甲基－１－戊烯低密度泡沫材料的配方和制备方法，采用本发明专利技术的制备方法制备聚－４－甲基－１－戊烯（ＰＭＰ）低密度泡沫，需将纯化过的溶剂－非溶剂体系和聚－４－甲基－１－戊烯（ＰＭＰ）聚合物按适当的配比混合，加热溶解，转入模具后，置于轴向冷却和凝胶化处理系统中，采用适宜的冷却降温速率，冷凝得到固体混合物。固体混合物经车床或其他机械加工成所需的形状，再经溶剂置换和ＣＯ↓［２］超临界萃取，得到结构均匀的多孔低密度泡沫材料。本发明专利技术具有操作工艺简便，温度控制精确，产品加工成型容易，所得泡沫材料密度极低的特点。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于低密度泡沫材料制备领域，具体涉及一种聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料配方和制备方法。2、
技术介绍
聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)泡沫材料由于强度较高，较易成型且为纯碳氢材料，因此现已成为国际上惯性约束聚变(ICF)实验研究中应用得最多的低密度多孔材料之一。现有技术中制备的聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料，容易造成泡沫材料骨架网络结构不均匀或塌陷，块状固体表面为多孔泡沫结构，而中心仍有固体溶剂存在或溶剂脱出时易引起微孔塌陷而破坏泡沫结构。3、
技术实现思路
本专利技术的目的是提供聚一种聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料配方和制备方法。采用本专利技术制备的聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料均匀性好、纯度高。一种聚-4-甲基-1-戊烯低密度泡沫材料配方，包括聚-4-甲基-1-戊烯为体系总质量的0.2％～10％；溶剂—非溶剂体系。溶剂—非溶剂体系为均四甲苯和萘，均四甲苯与萘的质量比为(20～70)/(30～80)。溶剂—非溶剂体系也可以为均四甲苯、萘、有机硅共聚物或白碳黑(SiO2)，均四甲苯与萘的质量比为(20～70)/(30～80)，有机硅共聚物或白碳黑(SiO2)含量为体系总质量的1％～15％。一种聚-4-甲基-1-戊烯低密度泡沫材料的制备方法采用以下技术措施实现I.溶剂—非溶剂体系纯化将所需的溶剂—非溶剂体系分别经过重结晶、升华等方法纯化；II.聚合物溶液制备按配比将聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)和溶剂—非溶剂体系混合后加热，加热至180℃以上，搅拌均匀，形成含聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)的混合溶液；III.注模、轴向冷却和凝胶化处理将装有聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)熔融聚合物的混合溶液加入模具中，然后放入轴向冷却和凝胶化处理系统中，设定温控程序，冷却降温速率可在0.1～50℃/min选择，在不同的温度区间选用适宜的降温速率，冷凝得到固体混合物；IV.加工成型固体混合物加工成所需的形状；V.溶剂脱出加工成型后的固体混合物，经置换溶剂置换5-15天；VI.萃取干燥经CO2超临界萃取干燥，得到聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料。其模具材料为铝、铜或聚四氟乙烯。置换溶剂采用含碳原子个数为8个以下的液体醇类溶剂。有机硅共聚物是由4-甲基-1-戊烯和烯丙基三甲基硅烷在齐格勒催化剂存在下等规聚合而成。本专利技术是这样实现的。本专利技术制备聚-4-甲基-1-戊烯低密度泡沫材料所用原料的组份(质量比)如下溶剂—非溶剂体系 均四甲苯/萘为(20～70)/(30～80)；聚-4-甲基-1-戊烯 为体系总质量的0.2％～10％。本专利技术聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料的制备方法采用以下技术措施实现溶剂选择及纯化将制备聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料所需的市售均四甲苯和萘溶剂分别经过重结晶、升华等方法纯化，得到精制溶剂。聚合物溶液制备按一定配比将聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)、均四甲苯和萘混合，加热至180℃以上，搅拌均匀，即形成含聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)0.2％～10％质量百分比的混合溶液。注模、轴向冷却和凝胶化处理将装有聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)熔融聚合物的溶液加入特定形状的铝、铜或聚四氟乙烯模具中，然后放入轴向冷却和凝胶化处理系统中，设定温控程序，冷却降温速率可在0.1～50℃/min选择，在不同的温度区间选用适宜的降温速率，冷凝得到固体混合物。加工成型固体混合物可连同注模容器直接通过车床或其他机械加工手段加工成所需的形状。溶剂脱出加工成型后的固体混合物，经置换溶剂置换7-14天；再进行CO2超临界萃取干燥，得到密度3～100mg/cm3结构均匀的白色多孔聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)低密度泡沫材料。制备低密度的PMP泡沫时，为减少机械加工过程对材料本身结构的影响，可在固化前将熔融的聚合物溶液加入特定形状的铝、铜或聚四氟乙烯模具中。根据所需产品泡沫结构等不同，选择适当的溶剂—非溶剂体系配比，均四甲苯/萘的质量比例为(20～70)/(30～80)较好。在ICF实验研究中有时需要硅等掺杂的泡沫材料，为此可用有机硅化合物等为原料进行泡沫的掺杂，有机硅化合物是由4-甲基-1-戊烯和烯丙基三甲基硅烷在齐格勒催化剂存在下等规聚合而成。将有机硅共聚物按照一定的配比加入前述制备泡沫的体系内，加热、溶解，充分搅拌，再按照前述泡沫成型步骤，即可得到硅掺杂的超低密度泡沫材料。也可采用白碳黑(SiO2)作硅掺杂物，将白碳黑(SiO2)用硅烷偶联剂的丙酮溶液进行表面改性处理，干燥后经充分研磨，再按一定配比加入制备泡沫的聚合物-溶剂/非溶剂体系中，得到掺硅的低密度PMP泡沫材料。制备聚-4-甲基-1-戊烯掺杂低密度泡沫材料所用原料的配方组份(质量比)如下溶剂—非溶剂体系均四甲苯/萘为(20～70)/(30～80)；聚-4-甲基-1-戊烯含量为体系总质量的0.2％～10％；有机硅共聚物或白碳黑(SiO2)含量为体系总质量的1％～15％。掺杂的特种聚-4-甲基-1-戊烯低密度泡沫材料的制备方法与上述制备方法步骤相同，在体系中加入适量掺杂组分一同加热溶解即可。将一定配比的聚合物及混合溶剂体系，充分溶解、混匀，然后将溶液进行一定速率的降温处理，当温度降到聚合物的凝胶化温度区域，发生热诱导倒相过程，聚合物从液相中逐渐分离，形成疏松的多孔网络结构，骨架空洞中充满混合溶剂，当溶液完全凝固，将溶剂除去就得到低密度的聚合物泡沫。其中，溶液的热处理过程及溶剂除去过程是泡沫制备的关键，普通的油浴和整体降温方法，容易造成泡沫材料骨架网络结构不均匀或塌陷。溶剂的除去方法直接影响泡沫的最终密度。方法不当容易造成溶剂排除不完全，块状固体表面为多孔泡沫结构，而中心仍有固体溶剂存在，或溶剂脱出时易引起微孔塌陷而破坏泡沫结构。制备低密度(PMP)泡沫材料的密度与体系中聚-4-甲基-1-戊烯的含量呈线性关系。由于是开孔型蜂窝结构，因此泡沫密度可以直接由称重法确定，而泡沫的微观结构与形貌可由扫描电子显微镜等进行表征。4、实施例下面通过实施例对本专利技术进行具体描述，有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本专利技术作进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据本专利技术的上述内容对本专利技术作一些非本质的改造和调整。实施例1将60g均四甲苯和140g精萘加热至180～200℃熔化，加入1g聚-4-甲基-1-戊烯和少量抗氧剂，继续加热搅拌，直到聚-4-甲基-1-戊烯完全溶解，溶液均匀透明。将溶液转移至预热的模具中，再将模具置于轴向冷却和凝胶化处理系统中，设定控温度程序，于180～200℃恒温2小时，再轴向冷却降温，控制降温速率≤5℃/min。混合溶剂完全凝固后，连模具一同用车床加工成所需形状，用异丙醇置换7天，经CO2超临界萃取干燥，得密度约5mg/cm3的聚-4-甲基-1-戊烯泡沫产品，泡沫微孔直径1～20μm。实施例2体系组份均四甲苯39.2g精萘40.8g聚-4-甲基-1-戊烯(PMP)4.3g将以上组份按照实施例1所述工艺操作，用甲醇溶剂置换10天，制备的PMP泡沫材料密度约为55mg/cm3，泡沫微孔直径1～20μm。实施例3体系组份均四甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚－４－甲基－１－戊烯低密度泡沫材料配方，包括： 聚－４－甲基－１－戊烯为体系总质量的０．２％～１０％；溶剂－非溶剂体系。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，王朝阳，罗炫，杜凯，
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：51[中国|四川]