多层聚合物发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多层聚合物发泡材料及其制备方法，所述制备方法包括：提供第一聚合物和纳米粒子，将第一聚合物和纳米粒子混合得到混合物；提供第二聚合物，将第二聚合物与混合物通过多层共挤的方法制成片层结构，片层结构中包括至少一层第二聚合物层和至少一层混合层，且第二聚合物与第一聚合物为单体相同的聚合物；对片层结构进行发泡，使片层结构中的混合层发泡形成发泡层，得到包括至少一层薄膜层和至少一层发泡层的多层聚合物发泡材料。本发明专利技术的制备方法简单，所获得的多层聚合物发泡材料的内部无缺陷，具有优良的光学、电磁屏蔽、吸声、隔热和力学等性能。隔热和力学等性能。隔热和力学等性能。

【技术实现步骤摘要】
多层聚合物发泡材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及多层聚合物发泡材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚合物发泡材料是指以塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料等聚合物为基体，内部具有无数气泡的微孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料。科学研究发现，在聚合物发泡材料中融合实心材料层，可以融合发泡层和实心层的优点，弥补单一结构的缺陷，以赋予材料更好的性能。
[0003]目前，这种发泡层和实心层复合的多层聚合物发泡材料主要通过多层共挤出法制备。如：方法(1)、在目标发泡层中添加化学发泡剂，在共挤出过程中发泡剂分解形成气泡，得到发泡层和实心层复合的多层聚合物发泡材料，这种方法制备的多层聚合物发泡材料泡孔较大，一般在几十到几百微米，且发泡层的泡孔密度和膨胀倍率较小，在发泡层内部易形成缺陷，达不到理想的性能，而且，化学发泡剂在分解后会有一定的毒性和残留物，不符合绿色环保理念。
[0004]方法(2)、将两种聚合物通过共挤出或层层组装热压形成交替层状材料，然后利用釜压发泡装置发泡得到发泡层和实心层复合的多层聚合物发泡材料。这种方法使用的是两种不同的聚合物，由于大部分聚合物都是不相容的，所以在发泡过程中容易导致层与层脱离或出现层间气泡缺陷，不利于多层聚合物发泡材料的性能。另外，发泡层的泡孔生长还会受到实心层的限制，导致发泡层无法实现较高的膨胀倍率。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述问题，提供一种多层聚合物发泡材料及其制备方法；所述多层聚合物发泡材料包括薄膜层和发泡层，内部无缺陷，具有优良的光学、电磁屏蔽、吸声、隔热和力学等性能。
[0006]一种多层聚合物发泡材料的制备方法，包括：
[0007]提供第一聚合物和纳米粒子，将所述第一聚合物和所述纳米粒子混合得到混合物；
[0008]提供第二聚合物，将所述第二聚合物与所述混合物通过多层共挤的方法制成片层结构，其中，所述片层结构中包括至少一层第二聚合物层和至少一层混合层，且所述第二聚合物与所述第一聚合物为单体相同的聚合物；
[0009]对所述片层结构进行发泡，使所述片层结构中的所述混合层发泡形成发泡层，得到包括至少一层薄膜层和至少一层发泡层的多层聚合物发泡材料。
[0010]在其中一个实施例中，所述第二聚合物层的厚度小于所述混合层的厚度。
[0011]在其中一个实施例中，所述第二聚合物层的厚度小于等于100μm，所述混合层的厚度大于等于10μm。
[0012]在其中一个实施例中，所述第二聚合物层的厚度为1μm-100μm，所述混合层的厚度小于3mm。
[0013]在其中一个实施例中，所述片层结构中，所述第二聚合物层和所述混合层交替层叠分布。
[0014]在其中一个实施例中，所述片层结构的厚度小于等于3mm。
[0015]在其中一个实施例中，所述第一聚合物和所述第二聚合物的熔融指数的差值小于等于5。
[0016]在其中一个实施例中，所述纳米粒子在所述混合物中的质量百分含量为0.001wt％-10wt％。
[0017]一种多层聚合物发泡材料，由上述制备方法得到，包括至少一层薄膜层和至少一层发泡层，其中，所述薄膜层的材料为第二聚合物，所述发泡层的材料包括第一聚合物和纳米粒子，且所述第二聚合物与所述第一聚合物为单体相同的聚合物。
[0018]在其中一个实施例中，所述薄膜层的厚度小于等于100μm，所述多层聚合物发泡材料的发泡倍率为5倍-50倍，泡孔的孔径尺寸为0.01μm-100μm。
[0019]本专利技术的制备方法中，第一聚合物和第二聚合物为单体相同的聚合物，熔融指数相同或接近，从而，在共挤出过程中，相邻的第二聚合物层和混合层之间有一定流动混合作用，使得第二聚合物层变薄，混合层变厚，而且，混合层中还含有纳米粒子，可以在发泡过程中提供异相成核位点，使得混合层的成核位垒低于第二聚合物层。因此，在发泡过程中，混合层中泡孔极易形成和生长，发泡成为发泡层，而第二聚合物层由于太薄，难以满足泡孔成核和生长的条件，无法发泡，成为实心的薄膜层。从而，通过这种特殊的泡孔成核生长模式制备得到了包括薄膜层和发泡层的多层聚合物发泡材料，方法简单，无需使用化学发泡剂。
[0020]另外，本专利技术制备得到的多层聚合物发泡材料由于使用的是单体相同的聚合物，在共挤过程中相邻两层之间能够流动混合，界面相容，层间结合力较大，保证发泡时不会导致分层或层间缺陷产生，因此，多层聚合物发泡材料具有较好的力学性能。同时，由于实心的薄膜层较薄，且层间结合力较大，使得混合层在发泡时气体逃逸较少，可以保证多层聚合物发泡材料具有较大的膨胀倍率，使得多层聚合物发泡材料具有优良的光学、电磁屏蔽、吸声、隔热和力学等性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1得到的多层聚合物发泡材料的电镜照片；
[0022]图2为本专利技术对比例1得到的单层聚苯乙烯发泡材料的电镜照片；
[0023]图3为本专利技术对比例2得到的单层聚苯乙烯/纳米二氧化硅复合发泡材料的电镜照片。
具体实施方式
[0024]以下将对本专利技术提供的多层聚合物发泡材料及其制备方法作进一步说明。
[0025]本专利技术提供的多层聚合物发泡材料的制备方法，包括：
[0026]S1，提供第一聚合物和纳米粒子，将所述第一聚合物和所述纳米粒子混合得到混合物；
[0027]S2，提供第二聚合物，将所述第二聚合物与所述混合物通过多层共挤的方法制成片层结构，其中，所述片层结构中包括至少一层第二聚合物层和至少一层混合层，且所述第二聚合物与所述第一聚合物为单体相同的聚合物；
[0028]S3，对所述片层结构进行发泡，使所述片层结构中的所述混合层发泡形成发泡层，得到包括至少一层薄膜层和至少一层发泡层的多层聚合物发泡材料。
[0029]步骤S1中，所述第一聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乳酸、聚烯烃弹性体、聚碳酸酯中的一种。
[0030]所述纳米粒子包括二氧化硅、碳酸钙、有机粘土、聚四氟乙烯、滑石粉、炭黑、碳纳米管、石墨烯、Mxene、磁性纳米粒子中的至少一种，可以作为气泡的异相成核剂，有利于气泡成核，从而增大泡孔密度，同时赋予材料功能性。
[0031]所述第一聚合物和所述纳米粒子可以通过溶液共混法、机械共混法等方法混合得到混合物。混合物中，当纳米粒子在较小范围内增加时，混合层在发泡时泡孔的尺寸减小、密度增加，使得到的发泡层的膨胀倍率提高；但是，当纳米粒子含量超过最佳含量后，会使得混合层的硬度太大，不利于泡孔生长。所以，混合物中所述纳米粒子的质量百分含量为0.001wt％-10wt％，优选为0.1wt％-0.5wt％。
[0032]步骤S2中，第二聚合物和第一聚合物为单体相同的聚合物，熔融指数相同或接近，从而，在共挤出过程中，相邻的第二聚合物层和混合层之间有一定流动混合作用，使得第二聚合物层变薄，混合层变厚。而且，混合层中还含有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于，包括：提供第一聚合物和纳米粒子，将所述第一聚合物和所述纳米粒子混合得到混合物；提供第二聚合物，将所述第二聚合物与所述混合物通过多层共挤的方法制成交替片层结构，其中，所述片层结构中包括至少一层第二聚合物层和至少一层混合层，且所述第二聚合物与所述第一聚合物为单体相同的聚合物；对所述片层结构进行发泡，使所述片层结构中的混合层发泡形成发泡层，得到包括至少一层薄膜层和至少一层发泡层的多层聚合物发泡材料。2.根据权利要求1所述的多层聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于，所述第二聚合物层的厚度小于所述混合层的厚度。3.根据权利要求2所述的多层聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于，所述第二聚合物层的厚度小于等于100μm，所述混合层的厚度大于等于10μm。4.根据权利要求3所述的多层聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于，所述第二聚合物层的厚度为1μm-100μm，所述混合层的厚度小于3mm。5.根据权利要求1所述的多层聚合物发泡材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞永艳，郭冰洁，郑文革，曹诣宇，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：