一种聚合物微孔发泡材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种利用超临界流体技术制备聚合物微孔发泡材料的方法。本发明专利技术将聚合物材料放置于特定浸润温度和特定超临界流体的浸润压力的装置中，并保温保压特定时间，然后在较高的饱和温度和较高的临界流体饱和压力保温保压特定时间，以特定的卸压速率卸压，即可得到聚合物微孔发泡材料。该方法是一种适合工业生产、高效制备聚合物微孔发泡材料的方法。

Preparation of a polymer microcellular foaming material

The present invention relates to a method for preparing polymer microcellular foaming material by using supercritical fluid technology. The invention of the polymer material is placed in the specific infiltration temperature and specific supercritical fluid infiltration pressure device, and heat insulation pressure specific time, then critical fluid saturation pressure in high saturation temperature and high temperature and pressure in a certain time, rate of pressure relief discharge specific, to obtain polymer microcellular foam materials. This method is a suitable method for industrial production and high efficiency preparation of polymer microcellular foaming materials.

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物微孔发泡材料的制备方法
本专利技术涉及一种聚合物微孔发泡材料的制备方法，具体涉及一种利用超临界流体技术制备聚合物微孔发泡材料的方法。
技术介绍
聚合物微孔发泡材料是一种性能优越的材料，表现出良好的力学性能、热性能和加工性能。与未发泡的聚合物相比，微孔发泡材料密度可降低5％～95％，冲击强度可增加高达5倍，韧性提高5倍，刚度增加3～5倍，疲劳寿命延长5倍，介电常数和热导率大幅下降。由于这些独特的性能，使微孔发泡材料的应用领域非常宽广，如应用于飞机和汽车零部件、运动器材、保温纤维、分子级过滤器、生物医学材料、吸附剂及催化剂载体、绝缘纤维及分子筛等，微孔发泡材料被称为“21世纪的新型材料”。聚合物微孔发泡材料的制备方法主要分为化学方法和物理方法两种。化学发泡一般采用偶氮二甲酰胺等在高温下会分解产生气体的有机物作为发泡剂，有机发泡剂分解后在材料中会有残留，在一些对材料要求的使用环境下难以胜任。传统的物理发泡方法是逐渐改变气体的热力学状态，这样产生的泡孔尺寸不均匀，导致发泡材料的性能不稳定。超临界气体发泡也是一种物理发泡方法，但是它与传统的物理发泡有较大的区别。超临界气体发泡成型过程中热力学状态迅速改变，其成核速率及泡核数量大大超过一般物理发泡。再者，超临界气体的传质系数高，可在较短的时间内达到浓度平衡，因而缩短了加工时间。选用二氧化碳作为发泡剂则是因为其环保绿色，对环境无污染，临界条件容易达到，而且它在高分子聚合物中具有很强的穿透溶解能力，有助于提高发泡的效果。专利文献1(CN102167840A)公开了一种利用超临界气体制备聚合物微孔发泡材料的方法，将模压机上的发泡模具升温，待达到发泡温度后，将聚合物放入模具，模压机合模密封模具，然后冲入超临界流体，超临界流体压力为5-30Mpa，然后溶胀扩散10-60min，最后开模泄压得到聚合物微孔发泡材料。
技术实现思路
对于专利文献1的发泡材料方法，生产效率低。模具中冲入超临界流体之后，需要较长的饱和时间，例如1cm厚的板材，需要饱和时间60min(见专利文献1中的实施例1)，由于超临界的流体的扩散速度跟板材的厚度并非线性关系，对于2cm厚的板材，要使超临界流体充分扩散，至少需要3-5小时。因此，专利文献1所述的制备方法，产能过低。本专利技术的目的在于提供一种聚合物微孔发泡材料的高效的制备方法。本专利技术人等经过深入的研究，结果发现：将聚合物材料放置于特定浸润温度和特定超临界流体的浸润压力的装置中，并保温保压特定时间，然后在较高的饱和温度和较高的临界流体饱和压力保温保压特定时间，以特定的卸压速率卸压，即可得到聚合物微孔发泡材料。即，本专利技术涉及一种聚合物微孔发泡材料的制备方法，包括步骤1、步骤2和步骤3，步骤1：将聚合物材料放置于压力容器A中，并密闭压力容器A，升温至浸润温度，充入超临界流体至浸润压力，浸润压力为1～15MPa，然后在浸润温度和浸润压力下浸润，浸润时间为10～600min，当聚合物材料为结晶聚合物时，其浸润温度为40℃～0.7Tm，所述Tm为结晶聚合物的熔点，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其浸润温度为Tg-60℃～Tg-10℃，所述Tg为非结晶聚合物的玻璃化转变温度；步骤2：压力容器B的温度保持在饱和温度，然后经过“卸-取-装-闭-充”程序，且“卸-取-装-闭-充”程序在5min内完成，然后压力容器B在饱和温度和饱和压力下饱和，饱和时间为10～60min，所述“卸-取-装-闭-充”程序的具体步骤为：将压力容器A卸压，从压力容器A中取出已浸润聚合物材料，并将其装入到压力容器B中，密闭压力容器B，充入超临界流体至饱和压力，饱和压力为15～30MPa，当聚合物材料为结晶聚合物时，其饱和温度为0.7Tm～Tm，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其饱和温度为Tg～0.9Tf，所述Tf为非结晶聚合物的粘流温度；步骤3：将压力容器B卸压，制备得到聚合物微孔发泡材料，卸压速率为50～500MPa/s。本专利技术的方法可以制备聚合物微孔发泡粒子、发泡片材或发泡板材。较传统的超临界压力发泡方法，本专利技术的方法具有如下优点：1)由于事先聚合物材料在压力容器A中，以特定的压力和温度浸润，聚合物材料在发泡设备中的压力容器B中的饱和时间大大缩短，提高了发泡效率；2)由于饱和压力高于浸润压力，并且聚合物材料从压力容器A至压力容器B的转移速度较快，使聚合物材料从从压力容器A转移到压力容器B时不会发泡，因此制备得到的聚合物发泡材料孔径均匀性好；3)制备得到的聚合物发泡材料，孔密度在106～1012cells/cm3，孔径在1～150μm。附图说明图1实施例1制得的聚丙烯微孔发泡材料的扫描电镜图图2实施例2制得的聚碳酸酯微孔发泡材料的扫描电镜图图3实施例3制得的热塑性聚氨酯微孔发泡材料的扫描电镜图图4实施例4制得的聚乳酸微孔发泡材料的扫描电镜图图5比较例1制得的聚丙烯微孔发泡材料的扫描电镜图图6比较例2制得的聚乳酸微孔发泡材料的扫描电镜图具体实施方式下面，对本专利技术进行详细说明。本专利技术的聚合物微孔发泡材料的制备方法，包括步骤1、步骤2和步骤3；步骤1：将聚合物材料放置于压力容器A中，并密闭压力容器A，升温至浸润温度，充入超临界流体至浸润压力，浸润压力为1～15MPa，然后在浸润温度和浸润压力下浸润，浸润时间为10～600min，当聚合物材料为结晶聚合物时，其浸润温度为40℃～0.7Tm，所述Tm为结晶聚合物的熔点，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其浸润温度为Tg-60℃～Tg-10℃，所述Tg为非结晶聚合物的玻璃化转变温度；步骤2：压力容器B的温度保持在饱和温度，然后经过“卸-取-装-闭-充”程序，且“卸-取-装-闭-充”程序在5min内完成，然后压力容器B在饱和温度和饱和压力下饱和，饱和时间为10～60min，所述“卸-取-装-闭-充”程序的具体步骤为：将压力容器A卸压，从压力容器A中取出已浸润聚合物材料，并将其装入到压力容器B中，密闭压力容器B，充入超临界流体至饱和压力，饱和压力为15～30MPa，当聚合物材料为结晶聚合物时，其饱和温度为0.7Tm～Tm，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其饱和温度为Tg～0.9Tf，所述Tf为非结晶聚合物的粘流温度；步骤3：将压力容器B卸压，制备得到聚合物微孔发泡材料，卸压速率为50～500MPa/s。【步骤1】将聚合物材料放置于压力容器A中，并密闭压力容器A，升温至浸润温度，充入超临界流体至浸润压力，浸润压力为1～15MPa，然后在浸润温度和浸润压力下浸润，浸润时间为10～600min，当聚合物材料为结晶聚合物时，其浸润温度为40℃～0.7Tm，所述Tm为结晶聚合物的熔点，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其浸润温度为Tg-60℃～Tg-10℃，所述Tg为非结晶聚合物的玻璃化转变温度。本专利技术的聚合物材料可以为聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物和热塑性聚氨酯中的一种以上，从工业的应用价值角度考虑，优选聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和热塑性聚氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物微孔发泡材料的制备方法，包括步骤1、步骤2和步骤3，步骤1：将聚合物材料放置于压力容器A中，并密闭压力容器A，升温至浸润温度，充入超临界流体至浸润压力，浸润压力为1～15MPa，然后在浸润温度和浸润压力下浸润，浸润时间为10～600min，当聚合物材料为结晶聚合物时，其浸润温度为40℃～0.7Tm，所述Tm为结晶聚合物的熔点，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其浸润温度为Tg‑60℃～Tg‑10℃，所述Tg为非结晶聚合物的玻璃化转变温度；步骤2：压力容器B的温度保持在饱和温度，然后经过“卸‑取‑装‑闭‑充”程序，且“卸‑取‑装‑闭‑充”程序在5min内完成，然后压力容器B在饱和温度和饱和压力下饱和，饱和时间为10～60min，所述“卸‑取‑装‑闭‑充”程序的具体步骤为：将压力容器A卸压，从压力容器A中取出已浸润聚合物材料，并将其装入到压力容器B中，密闭压力容器B，充入超临界流体至饱和压力，饱和压力为15～30MPa，当聚合物材料为结晶聚合物时，其饱和温度为0.7Tm～Tm，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其饱和温度为Tg～0.9Tf，所述Tf为非结晶聚合物的粘流温度；步骤3：将压力容器B卸压，制备得到聚合物微孔发泡材料，卸压速率为50～500MPa/s。...

【技术特征摘要】
1.一种聚合物微孔发泡材料的制备方法，包括步骤1、步骤2和步骤3，步骤1：将聚合物材料放置于压力容器A中，并密闭压力容器A，升温至浸润温度，充入超临界流体至浸润压力，浸润压力为1～15MPa，然后在浸润温度和浸润压力下浸润，浸润时间为10～600min，当聚合物材料为结晶聚合物时，其浸润温度为40℃～0.7Tm，所述Tm为结晶聚合物的熔点，当聚合物材料为非结晶聚合物时，其浸润温度为Tg-60℃～Tg-10℃，所述Tg为非结晶聚合物的玻璃化转变温度；步骤2：压力容器B的温度保持在饱和温度，然后经过“卸-取-装-闭-充”程序，且“卸-取-装-闭-充”程序在5min内完成，然后压力容器B在饱和温度和饱和压力下饱和，饱和时间为10～60min，所述“卸-取-装-闭-充”程序的具体步骤为：将压力容器A卸压，从压力容器A中取出已浸润聚合物材料，并将其装入到压力容器B中，密闭压力容器B，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鹿伟，周发俊，李文强，
申请(专利权)人：宁波致微新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33