一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法及制得的聚合物基多孔材料技术

本发明专利技术公开了一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法及制得的聚合物基多孔材料。该方法包括：将聚合物微粉加入到可微波加热的液体中，混匀，形成流体状态；将混合物装入模具中，平铺，使其完整覆盖模具型腔；调节微波控制箱，然后将模具放置于微波控制箱中烧结，取出模具，当温度降至室温时，取出制品，修整；将所得的样品置于去离子水中，超声处理3‑5小时，然后放入烘箱，于70‑80℃温度下烘干3‑5小时，除去液相，得到所需多孔材料。本方法利用微波烧结成型具有快速、均质与选择性等优点，成型时间短，热能利用率高，利用微波对液体的选择性加热进行实验，所得产品的开孔性好、孔隙率高，力学性能均较高，且成型周期较短，操作简单。

A method of forming polymer based porous materials by microwave sintering and the polymer based porous materials

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法及制得的聚合物基多孔材料
本专利技术属于多孔型聚合物材料成型
，尤其涉及一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法及制得的聚合物基多孔材料。
技术介绍
由于不同的材料、不同的物相对微波的吸收存在差异，因此，利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，可对物相进行选择性加热，实现材料中大区域的零梯度均匀加热，并且微波烧结具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全环保无污染等特点，成为材料烧结的新工艺方法，广泛用于制备不锈钢、铜锌合金、钨铜合金、镍基高温合金、硬质合金及电子陶瓷等。专利技术CN110375543A公开了介电材料连续微波烧结或熔制成型方法及设备，利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度或熔化温度而达到制品致密化烧结或熔制的效果。专利技术CN109837411A公开了一种微波烧结碳纳米管增强铜基复合材料，改善了铜基粉末合金的硬度、耐磨性，为制备高性能的碳纳米管增强铜基复合材料提供一种新的生产工艺。目前，微波烧结已成为材料烧结领域的新的研究热点，但在聚合物领域还没有相应研究。聚合物基多孔材料具有优异的综合性能，广泛运用于各个领域，但目前所采用的方法如粉末烧结法、热致相分离法、无机物填充法等，均存在成型周期长、加热不均匀、操作复杂等缺点；将微波烧结引入聚合物基多孔材料的成型方法，将极大地提高生产效率和能源利用率，适用于大规模生产。并且利用微波对液体的选择性加热，如甘油，可以使聚合物基体均匀受热，得到孔隙率和孔径可调、结构均匀的聚合物基多孔材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供了一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法及制得的聚合物基多孔材料。本专利技术提供的方法是一种使制品孔隙率高、孔隙率及孔径大小可调、加热速率快、烧结速度快、生产效率高的制备聚合物基多孔材料的微波烧结成型方法。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本专利技术提供的一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，包括如下步骤：(1)称取聚合物微粉和可微波加热的液体，将聚合物粉末加入可微波加热的液体中，混合均匀，得到混合液(具有一定粘度的流体状态)；(2)将步骤(1)所述混合液装入模具中，平铺，使其完整覆盖模具型腔，调节微波控制箱，设定好所需要的温度，然后将模具放置于微波控制箱中，打开微波控制开关，然后进行微波加热烧结处理，取出模具，打开模具型腔，取出制品，得到烧结后的样品；(3)将步骤(2)所述烧结后的样品浸泡在水中，超声处理，然后放入烘箱烘干，除去液相，得到所述聚合物基多孔材料(开孔性多孔材料)。进一步地，步骤(1)所述聚合物粉末的微观形态为球状或椭球状，平均粒径25-150μm。所述聚合物粉末基本上不吸收或很少吸收微波。进一步地，步骤(1)所述聚合物为高密度聚乙烯、聚丙烯、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯及聚砜塑料等中的一种以上。所述聚合物为纯料粉末或添加有助剂的聚合物混合物。进一步地，步骤(1)所述可微波加热的液体为甘油、乙二醇、环丁砜中的一种以上。所述可微波加热的液体可溶于水。所述可微波加热的液体能在不同程度上吸收微波，形成加热效果。进一步地，步骤(1)所述聚合物粉末与可微波加热的液体的质量比为6：4-2：8。进一步地，步骤(2)所述微波加热烧结处理的温度为170-200℃。进一步地，步骤(2)所述微波加热烧结处理的时间为2-10分钟。进一步地，步骤(3)所述超声处理的时间为3-5小时。进一步地，，步骤(3)所述烘干的温度为70-80℃，烘干的时间为3-5小时。本专利技术提供一种由上述的微波烧结成型方法制得的聚合物基多孔材料。本专利技术提供的聚合物基多孔材料是利用微波对液体的选择性加热，达到快速加热效果，实现聚合物粉末颗粒间的粘接，来得到所需要的多孔材料，通过改变液体和聚合物粉末的配比，来调节孔隙率和孔径大小。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术采用微波烧结法对聚合物微粉和可微波加热的液体进行加热和烧结，对物料的加热速率快、烧结速率快、生产效率高、孔隙率高；(2)本专利技术利用微波对液体的选择性加热，通过对液体在多孔粉末中所形成的连续相形成整体加热的效果，实现材料中大区域的零梯度均匀加热，使物料受热均匀，减少制品中的热应力，所得产品的开孔性好、多孔结构均匀；(3)本专利技术利用微波对液体的选择性加热，聚合物微粉在加热过程中形态基本不受影响，而液相可以实现很好的加热效果，实现对加热区域的控制，还可以通过调节聚合物粉末和液体的不同配比调控多孔材料孔隙率和孔径大小；(4)本专利技术所用的微波烧结成型方法易于控制、安全、无污染，且成型时间短、操作简单、易于控制，适用于大规模生产。附图说明图1a和图1c分别为实施例1中制得的聚合物基多孔材料在不同放大比例的微观形貌SEM图；图1b为实施例2中制得的聚合物基多孔材料的微观形貌SEM图。具体实施方式以下结合实例对本专利技术的具体实施作进一步说明，但本专利技术的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。实施例1利用本专利技术所述聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，包括以下步骤：(1)清理模具：将模具型腔清理干净。(2)加料：用电子秤称取配比为4：6的超高分子量聚乙烯微粉和甘油，将聚合物粉末加入到甘油中，将两组分均匀混合，形成具有一定粘度的流体状态，得到混合物。(3)装模：将所述混合物装入模具中，平铺，使其完整覆盖模具型腔。(4)控温：调节微波控制箱，置于170-200℃的温度区间，设定好所需要的温度，实施例1设定的温度为200摄氏度。(5)微波烧结：将模具放置于微波控制箱中烧结，计时2分钟。(6)冷却与取件：计时结束后，微波烧结成型过程完成，关闭温度控制箱取出模具，当温度降至室温时，取出制品，修整。(7)将所得的样品置于去离子水中，超声处理5小时，然后放入烘箱，于70℃温度下烘干3小时，除去甘油相，得到所述聚合物基多孔材料。(8)将所得样品进行孔隙率测试、微观形貌测试及力学性能测试。实施例2(实施例1-2选用超高分子量聚乙烯微粉进行微波烧结实验，牌号为XM220，区别在于超高分子量聚乙烯和甘油的配比不一样)利用本专利技术所述聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，包括以下步骤：(1)清理模具：将模具型腔清理干净。(2)加料：用电子秤称取配比为2：8的超高分子量聚乙烯微粉和甘油，将聚合物粉末加入到甘油中，将两组分均匀混合，形成具有一定粘度的流体状态，得到混合物。(3)装模：将混合物装入模具中，平铺，使其完整覆盖模具型腔。(4)控温：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将聚合物粉末加入可微波加热的液体中，混合均匀，得到混合液；/n(2)将步骤(1)所述混合液装入模具中，然后进行微波加热烧结处理，冷却至室温，打开模具，取出制品，得到烧结后的样品；/n(3)将步骤(2)所述烧结后的样品浸泡在水中，超声处理，烘干，得到所述聚合物基多孔材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将聚合物粉末加入可微波加热的液体中，混合均匀，得到混合液；
(2)将步骤(1)所述混合液装入模具中，然后进行微波加热烧结处理，冷却至室温，打开模具，取出制品，得到烧结后的样品；
(3)将步骤(2)所述烧结后的样品浸泡在水中，超声处理，烘干，得到所述聚合物基多孔材料。


2.根据权利要求1所述的聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合物粉末的微观形态为球状或椭球状，平均粒径25-150μm。


3.根据权利要求1所述的聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，其特征在于，步骤(1)所述聚合物为高密度聚乙烯、聚丙烯、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯及聚砜塑料中的一种以上。


4.根据权利要求1所述的聚合物基多孔材料微波烧结成型方法，其特征在于，步骤(1)所述可微波加热的液体为甘油、乙二醇、环丁砜...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹贤武，李育萍，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44