一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法技术

本发明专利技术提供一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法，属于高分子材料加工领域。所述方法包括：1)将PVDF与PMMA经熔融共混制成无定形或低结晶的共混物坯料；2)将共混物坯料在饱和温度和流体(发泡剂)压力下进行溶胀吸附，直至共混物坯料吸附至饱和，形成共混物/流体均相体系；3)将上述均相体系快速泄压，并将其置于高温介质中迅速加热升温，经高温发泡后即制得大倍率聚合物泡沫。本发明专利技术可在低压条件下高效制备大倍率聚合物泡沫，并可通过调节共混组分配比和工艺参数来有效调控聚合物泡沫的泡孔结构，且工艺简单、过程绿色安全、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法
本专利技术属于高分子材料加工领域，具体涉及一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法。
技术介绍
聚合物泡沫内部存在大量微小的泡孔，具有比强度高、隔热保温和减震吸声等优异性能，因而在建筑保温、航空航天、交通运输、包装和家电等诸多领域中被广泛应用。在制备聚合物泡沫的诸多方法中，超临界二氧化碳发泡法由于具有工艺过程简单，高效可控，环保无污染等显著优势而被广泛采用。但是，超临界二氧化碳发泡法往往需要高温高压的工艺条件，这对于设备的耐压性能提出了很高的要求，会显著增加能源消耗和设备的维护成本，同时高温高压条件下的制备过程不利于安全生产，也会对操作人员的生命安全构成严重威胁。华东理工大学公布了一项专利技术名称为“超临界CO2发泡通用型聚丙烯树脂的方法”(CN1621437A)的专利。该方法将聚丙烯置于超临界状态的二氧化碳流体中进行溶胀和渗透，经过0.5～1小时后，快速泄压并冷却，最终得到泡孔均匀、大小可控的闭孔微孔发泡聚丙烯材料。专利技术中，该方法对聚丙烯发泡基体所采用的溶胀和渗透压力为15～30MPa，溶胀和渗透温度为130～170℃，优选工艺条件下最高的发泡倍率为12倍。北京工商大学公布了一项专利技术名称为“一种高发泡倍率聚乙烯泡沫材料及制备方法”(CN105440395A)的专利。在该专利技术中，将超高分子量聚乙烯与其他聚乙烯(PE)烘干，与发泡剂、成核剂和润滑剂进行高速混合后；然后在挤出机上进行熔融挤出发泡；最终制得高倍率PE发泡材料。该专利技术通过引入超高分子量PE来改性通用PE的可发性，通过偶氮化合物或改性碳酸氢钠等化学复合发泡剂来使超高分子量PE更好地塑化熔融混合和提高泡孔密度，可以实现20倍以上发泡倍率PE泡沫材料的连续生产，产品期望应用于缓冲材料和包装材料等。常州大学公布了一项专利技术名称为“一种高发泡倍率EPDM泡沫材料及其发泡成型方法”(CN103408845A)的专利。该方法将三元乙丙橡胶(EPDM)基料塑炼后加入交联剂、氧化锌、硬脂酸及Ac发泡剂等助剂，然后再将混合料混匀后压平，经历预成型后放在模具中进行发泡处理。最终可制得最高发泡倍率为8.7倍的发泡材料，而工业上常规的发泡倍率仅为7倍，并且通过该方法制备的泡沫其泡孔密度和力学性能可调，而生产成本并没有增加，具有高的性价比。桑德(天津)再生资源投资控股有限公司公布了一项专利技术名称为“一种高倍率全生物降解发泡材料的制备方法”(CN106967280A)的专利。在该专利技术中，全生物降解材料聚乳酸和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯共混物中添加环氧类扩链剂作为反应相容剂EC，添加有机改性蒙脱土OMMT作为形核剂，通入超临界二氧化碳作为发泡剂，通过长时间高压溶胀吸附后，迅速泄压获得高发泡倍率的发泡材料。通过该方法制备的聚乳酸发泡材料发泡倍率最高为80倍，并且能够全生物降解，绿色环保，可大范围取代包装等所使用的不可降解类泡沫塑料。综上所述，为制备大倍率聚合物泡沫，现有发泡方法大多通过极端的高温高压条件来满足常规发泡过程中的工艺条件需要，有的方法则使用了大量助剂来改善聚合物组分的混合效果或提高发泡基体的可发性，有的方法还使用了复合的化学发泡剂。这些方法往往工艺复杂、成本高、污染大，并且都需要高温高压的工艺条件，对设备的耐压耐高温性能提出了很高的要求，同时给安全生产带来了一定风险。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/聚偏二氟乙烯(PVDF)共混物在低压条件下发泡制备大倍率聚合物泡沫的方法，采用本专利技术方法可在低压条件下高效制备大倍率聚合物泡沫，并可通过调节共混组分配比和工艺参数来有效调控聚合物泡沫的泡孔结构有效，且工艺简单、制备过程绿色安全、成本低廉，因此极具大规模工业化生产及实际应用之价值。本专利技术的目的之一在于提供一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法。本专利技术的目的之二在于提供上述方法制备得到的大倍率聚合物泡沫。为实现上述目的，本专利技术涉及以下技术方案：本专利技术的第一个方面，提供一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法，所述方法包括：S1.制备PMMA/PVDF共混物：将PVDF与PMMA经熔融共混制成无定形或低结晶的共混物坯料；S2.共混物吸附饱和：将共混物坯料在饱和温度和流体(发泡剂)压力下进行溶胀吸附，直至共混物坯料吸附至饱和；此时共混物坯料中溶解吸附了大量流体分子，从而形成共混物/流体均相体系；S3.泄压升温发泡：将上述均相体系快速泄压，并将其置于高温介质中迅速加热升温，经高温发泡后即制得大倍率聚合物泡沫。作为一种优选，所述步骤S1中，PVDF在PMMA/PVDF共混物中占的质量比例为1％～99％，进一步优选为10％～70％，更优选为30％～60％；PMMA/PVDF共混物通过熔融共混挤出、注塑、压延或其他任一种包含熔融共混的热成型工艺制备得到；在PMMA/PVDF共混物制备过程中加入形核剂，以进一步提高后续发泡过程中的形核密度，进而改善泡孔形貌。作为一种优选，所述步骤S2中，饱和温度为-50～80℃，进一步优选为0～25℃；饱和压力0.1MPa～8MPa，进一步优选为1MPa～4MPa；其中，所述流体为任意一种能扩散进入样品内部的气体、超临界流体或液体；进一步优选的，所述气体包括但不限于二氧化碳、氮气、戊烷中的任意一种或多种；饱和吸附时间为10min～14d，优选为30min～360min。作为一种优选，所述步骤S3中，所述高温介质为高温流体，所述高温流体进一步优选为水、硅油或高温蒸汽中的任意一种；高温温度为30℃～250℃，进一步优选为60～160℃；高温发泡时间为10s～300s，进一步优选为20s～180s；作为一种优选，所述步骤S3还包括在高温发泡后，将发泡试样置于低温液体中冷却，以使泡孔固化定形，或作为一种控制泡孔长大的手段。本专利技术的第二个方面，提供上述方法制备得到的大倍率聚合物泡沫。本专利技术中，由于PMMA与PVDF的溶解度参数相差很小，在熔融后，PVDF和PMMA的分子链打开后有相互缠绕的趋势，所以两者在热力学上相容性很好，能够形成均匀的共混物体系。同时，共混物体系中的PMMA组分对二氧化碳具有极强的亲和性，在低压条件下即可吸附大量的二氧化碳。经过低温条件下长时间的吸附饱和过程，共混物发泡基体中将具有较高的二氧化碳浓度，这为后续升温发泡过程提供了充足的气源。共混物体系中的PVDF组分能够显著调节共混物基体的流变属性，降低共混物的玻璃化转变温度，延长发泡过程中泡孔的长大时间，进而最终提高发泡倍率。同时，PVDF在二氧化碳饱和过程中形成微晶粒子，可以起到异相形核的作用，从而显著细化和均匀泡孔，极大改善泡孔形貌。因此，同现有技术相比，本专利技术技术方案具有如下有益效果：本专利技术最突出的优势在于在低压低温条件下制备高发泡倍率的聚合物泡沫，避免了传统发泡法制备大倍率泡沫所必须的高压高温条件，因此可以极大地降低发泡设备耐压耐温要求，减少设备的运维成本，达到节能减排的效果；并且温和的溶胀吸附和发泡条件更能减小工业生产中的危险，保证操作人员的安全。同时，通过本专利技术制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括：S1.制备PMMA/PVDF共混物：将PVDF与PMMA经熔融共混制成无定形或低结晶的共混物坯料；S2.共混物吸附饱和：将共混物坯料在饱和温度和流体(发泡剂)压力下进行溶胀吸附，直至共混物坯料吸附至饱和，形成共混物/流体均相体系；S3.泄压升温发泡：将所述步骤S2中的共混物/流体均相体系快速泄压，并将其置于高温介质中迅速加热升温，经高温发泡后即制得大倍率聚合物泡沫。

【技术特征摘要】
1.一种低压条件下利用PMMA/PVDF共混物制备大倍率聚合物泡沫的方法，其特征在于，所述方法包括：S1.制备PMMA/PVDF共混物：将PVDF与PMMA经熔融共混制成无定形或低结晶的共混物坯料；S2.共混物吸附饱和：将共混物坯料在饱和温度和流体(发泡剂)压力下进行溶胀吸附，直至共混物坯料吸附至饱和，形成共混物/流体均相体系；S3.泄压升温发泡：将所述步骤S2中的共混物/流体均相体系快速泄压，并将其置于高温介质中迅速加热升温，经高温发泡后即制得大倍率聚合物泡沫。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S1中，PVDF在PMMA/PVDF共混物中占的质量比例为1％～99％，优选为10％～70％，进一步优选为30％～60％。3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S1中，PMMA/PVDF共混物通过熔融共混挤出、注塑、压延或其他任一种包含熔融共混的热成型工艺制备得到。4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S1中，在PMMA/PVDF共混物制备过程中加入形...

【专利技术属性】
技术研发人员：王桂龙，史展林，赵国群，柴佳龙，董桂伟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37