具有吸能特性的软质泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于泡沫材料加工领域，提供了一种具有吸能特性的软质泡沫材料及其制备方法。该泡沫材料是由热膨胀微球和柔性高分子材料混合制备而成。本发明专利技术提供的具有吸能特性的软质泡沫材料在保持软质泡沫原有的优良弹性的同时，能够增强其力学性能，提高其吸能特性；该软质泡沫材料的制备方法简单、快捷，工艺流程简短，易于操作；本发明专利技术的制备方法适用于制备具有吸能特性的软质泡沫材料，所得具有吸能特性的软质泡沫材料在缓冲、吸能、防护等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
具有吸能特性的软质泡沫材料及其制备方法
本专利技术属于泡沫材料加工领域，涉及一种泡沫材料及其制备方法,具体地说是一种具有吸能特性的软质泡沫材料及其制备方法。
技术介绍
现有技术中泡沫材料，密度低，质轻，具有吸收冲击载荷的能力和缓冲减震性能，。在实际生活与工业应用中，泡沫材料的缓冲吸能特性，有助于维持装备性能的稳定，提高使用寿命，可用于保护器件及操作人员的安全，应用于汽车、军事、矿业、航空等各个领域。泡沫材料又分为硬质泡沫和软质泡沫，其中，硬质泡沫为拥有较高比刚度和比强度的泡沫金属材料，其吸能效果虽好，但缺乏柔韧性，大大受限其应用范围；而低密度的软质泡沫，弹性优良，但力学性能又不太理想。且泡沫材料的制备工艺，也存在许多仍待解决的难题。比如，现有的泡沫铝材料，泡沫金属冶炼加工工艺仍不成熟，过程繁杂，能耗高，从而限制了其广泛的应用。因此，急需开发一种工艺简易、制备快速，吸能效果好且力学性能优异的软质泡沫材料。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的以上不足，本专利技术旨在提供一种具有吸能特性的软质泡沫材料及其制备方法，以达到保持软质泡沫原有的优良弹性的同时，增强其力学性能，提高其吸能特性的目的。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种具有吸能特性的软质泡沫材料，以重量份数计，制成它的有效成分的原料包括：热诱导膨胀微球25~50份和柔性高分子材料50~75份；作为本专利技术的限定，所述热诱导膨胀微球为聚苯乙烯热膨胀微球、聚氨酯/丙烯酸酯热膨胀微球、聚甲基丙烯酸甲酯热膨胀微球、聚碳酸酯热膨胀微球和ABS热膨胀微球中的至少一种；作为本专利技术的另一种限定，所述柔性高分子材料为热塑性聚氨酯、天然橡胶、聚二甲基硅氧烷、聚烯烃弹性体和氟橡胶中的至少一种；作为本专利技术的第三种限定，所述膨胀微球与柔性高分子材料的重量份数比为1:1~3；本专利技术还提供具有吸能特性的软质泡沫材料的一种制备方法，所述制备方法为分别称取膨胀微球和柔性高分子材料，混合均匀后，加入固化剂混匀，除去气泡，模压发泡，即得具有吸能特性的软质泡沫材料。由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，所取得的有益效果是：（1）本专利技术提供了一种具有吸能特性的软质泡沫材料，该泡沫材料中的泡孔分布均匀，尺寸均一，同时因为加入了膨胀微球，使其在高分子中构建了硬球壳的几何形状，强化了高分子的空间结构和立体支撑，赋予了软质泡沫材料吸能特性；（2）本专利技术还提供了一种具有吸能特性的软质泡沫材料的制备方法，通过在柔性高分子材料中加入热诱导膨胀微球，模压后得到的闭孔发泡体。这种可控的物理发泡手段，使得制备方法简单、快捷，工艺流程短，过程易于操控，在缓冲、吸能、防护方面具有广阔的应用前景；综上所述，本专利技术提供的具有吸能特性的软质泡沫材料，保持软质泡沫原有的优良弹性的同时，增强其力学性能，提高其吸能特性；本专利技术提供的具有吸能特性的软质泡沫材料的制备方法简单、快捷，工艺流程简短，易于操作；本专利技术的制备方法适用于软质泡沫材料的制备，尤其适用于具有吸能特性的软质泡沫材料的制备；所得具有吸能特性的软质泡沫材料在缓冲、吸能、防护等领域具有广阔的应用前景。附图说明下面结合附图及具体实施例对本专利技术作更进一步详细说明。图1为本专利技术实施例1中提供的具有吸能特性的软质泡沫材料制备工艺流程图；图2为本专利技术实施例6~9中含有不同份数热诱导膨胀微球的柔性弹性体泡沫材料实际膨胀倍率柱状图；图3为本专利技术实施例1中所提供的具有吸能特性的软质泡沫材料X1与柔性高分子材料的宏观形貌对比图；图4为本专利技术实施例1、3和5中制得的具有吸能特效的软质泡沫材料X1、X3和X5的压缩应力应变曲线对比图；图5为本专利技术实施例1、3和5中制得的具有吸能特效的软质泡沫材料X1、X3和X5的压缩模量及理想吸能效率对比图；图6为模块化的护具实验样品实物图；图7为相同厚度的本专利技术的软质泡沫材料和普通泡沫材料落球冲击后的表面样品损害状况图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种具有吸能特效的软质泡沫材料X1的制备方法本实施例提供一种具有吸能特效的软质泡沫材料X1的制备方法：分别称取50kg聚氨酯/丙烯酸酯热膨胀微球和50kg聚二甲基硅氧烷通过机械搅拌混匀，然后加入聚二甲基硅氧烷标配的固化剂（PtII）5kg，再次通过机械搅拌混匀后在真空条件下去除气泡，放入模具中，在110℃下模压发泡，即得具有吸能特效的软质泡沫材料X1。测量所得泡沫材料的直径与高度，与未加入丙烯酸酯热膨胀微球的聚二甲基硅氧烷材料进行体积对比，可以看出具有吸能特效的软质泡沫材料膨胀倍率接近10（见图2）；该泡沫材料与纯的聚二甲基硅氧烷样品相比，具有明显的发泡效果，（见图3）。实施例2~5具有吸能特性的软质泡沫材料X2~X5的制备方法实施例2~5分别为一种具有吸能特性的软质泡沫材料的制备方法，它们与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于所用原料、原料的用量及部分工艺参数不同，具体见表1。表1具有吸能特性的软质泡沫材料的制备工艺参数一览表本专利技术所得的发泡材料全为闭孔结构，具有闭孔泡沫材料所具备的特性。首先，导热率低，通过导热系数仪进行测量所得，均小于0.1W/(m﹒K)；其次，表现出应变率敏感效应，低应变率加载下观察到泡沫材料的蠕变和松弛现象，且随着应变率的增大材料表现出弹性模量增大，平台区应力增大和致密区应变的减小；再者，压缩应力应变曲线具有明显的平台区，即随着应力随着应变的增加非常缓慢，达到相对稳定的状态，呈现出较宽的平台区域，该阶段外力主要作用于材料内部的闭孔结构，使得孔壁的弯曲变形坍塌从而进行绝大部分的能量吸收（见图4），使其更偏向于结构方面的应用；兼备了柔性高分子自身的柔性与闭孔微球所赋予体系的吸能特性，其中膨胀微球和柔性高分子材料为实施例1中所用的重量份数比1:1时压缩模量可达3.2MPa，表现出良好的机械性能及优异的理想吸能效率（见图5）。实施例6~9具有吸能特性的软质泡沫材料X6~X9的制备方法实施例6~9分别为一种具有吸能特性的软质泡沫材料的制备方法，它们与实施例1的制备方法基本相同，不同之处仅在于所用膨胀微球不同，实施例6~9中所用膨胀微球一一对应为聚苯乙烯热膨胀微球、聚甲基丙烯酸甲酯热膨胀微球、聚碳酸酯热膨胀微球及ABS热膨胀微球，即得具有吸能特性的软质泡沫材料X6~X9。实施例10~13具有吸能特性的软质泡沫材料X10~X13的制备方法实施例10~13一种具有吸能特性的软质泡沫材料的制备方法，与实施例1的制备方法基本相同，其不同仅在于所用柔性高分子不同，实施例10~13中所用柔性高分子材料一一对应为热塑性聚氨酯、天然橡胶、聚烯烃弹性体和氟橡胶。需要说明的是，每种膨胀微球都有自身的膨胀温度，上述实施例1~13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有吸能特性的软质泡沫材料，其特征在于：以重量份数计，制成它的有效成分的原料包括膨胀微球25~50份和柔性高分子材料50~75份。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有吸能特性的软质泡沫材料，其特征在于：以重量份数计，制成它的有效成分的原料包括膨胀微球25~50份和柔性高分子材料50~75份。


2.根据权利要求1所述的具有吸能特性的软质泡沫材料，其特征在于：所述膨胀微球为聚苯乙烯热膨胀微球、聚氨酯/丙烯酸酯热膨胀微球、聚甲基丙烯酸甲酯热膨胀微球、聚碳酸酯热膨胀微球和ABS热膨胀微球中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的具有吸能特性的软质泡沫材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明，蔡洁花，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50