一种负泊松比聚乳酸泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种负泊松比聚乳酸泡沫材料及其制备方法，包括以下步骤：将聚乳酸、癸烷、添加剂、助剂按比例混合均匀，置于反应釜中；向反应釜中通入氩气，排尽空气，封闭反应釜并加热至聚乳酸熔点以下10～15℃；再将反应釜中的氩气抽出，真空度达到

【技术实现步骤摘要】
一种负泊松比聚乳酸泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种负泊松比材料及其制备方法，特别涉及一种负泊松比聚乳酸泡沫材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]泊松比是指材料在单向受拉或受压时，横向收缩应变与纵向拉伸应变的比值。大部分材料中，泊松比通常是正值，而负泊松比材料，是指在拉伸时沿横向扩展，在压缩时横向收缩，这主要归功于其内部结构具有特殊性。负泊松比材料有着独特的优势，如高抗缺口性、抗断裂性、高剪切模量、高回弹韧性和高能量吸收性能等，在缓冲材料、运动保护装备、制造紧固件或安全带等方面具有广阔的应用前景。
[0003]泡沫材料，整体布满无数互相连通或互不连通的微孔而使表观密度明显降低且具有比强度高、质轻、绝缘、隔音、隔热性能良好等优点，广泛应用于包装运输、生物医疗、航空航天、汽车零部件等诸多领域。近年来，随着相关领域和行业对运动防护材料要求的提高，国内外相关研究人员对于新型具有负泊松比的拉胀泡沫的制备倍加关注，对其进行了大量研究，使得具有负泊松比的拉胀泡沫得以迅速发展。目前公开的一些新型负泊松比泡沫材料的制备方法中，常用的方法是利用正泊松比泡沫材料为基材，通过对正泊松比的泡沫材料进行机械压缩、加热等步骤，得到负泊松比泡沫材料。然而在机械压缩的过程中，受泡沫压力传导的影响，受压泡沫的表面和内部的结构并不一致，可能导致负泊松比泡沫材料表面和内部泊松比值不同，从而影响材料的整体性能；同时机械压缩还会改变泡沫材料的性能，影响使用效果。
[0004]聚乳酸泡沫材料是一种新型的生物降解材料，具有环保特性，可作为化石燃料基塑料材料的替代材料，具有广阔的应用前景。然而目前的聚乳酸泡沫不具有负泊松比效应，通过现有的方法制备具有负泊松比效应的聚乳酸泡沫材料会有上述的结构不均匀、内外层负泊松比不一致的弊端。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种负泊松比聚乳酸泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]将聚乳酸、癸烷、添加剂、助剂按质量比80～100：15～40：3～8：5～27的比例混合均匀，置于反应釜中；
[0007]向反应釜中通入氩气，将反应釜内的空气排尽，封闭反应釜并加热至聚乳酸熔点以下10～15℃；
[0008]再将反应釜中的氩气抽出，使反应釜内的相对真空度达到
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75～
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85Kpa；升温至聚乳酸熔点，保温2
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5小时；
[0009]之后以0.5～1℃/分钟的速率缓慢降温至聚乳酸熔点以下100～120℃，再次对反应釜进行抽真空处理，随后在反应釜中通入氩气，使反应釜内压力达到3～6MPa；
[0010]加热反应釜至聚乳酸熔点，保温4～9小时，之后以0.5～1℃/分钟的速率缓慢降温、泄压至常温常压，得到具有负泊松比的聚乳酸泡沫材料。
[0011]所述添加剂为纳米地开石或纳米坡缕石粉，平均粒径小于300纳米；所述助剂为正庚烷或十二烷。
[0012]本专利技术提供的一种负泊松比聚乳酸泡沫材料，通过上述制备方法制得；所述的负泊松比聚乳酸泡沫材料的负泊松比值在
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0.3到
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0.7之间。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]与现有的负泊松比泡沫材料制备方法相比，本专利技术开发出一种新型的负泊松比聚乳酸泡沫制备方法，从工艺上优化了制备过程，不使用机械加压，而是借助气压实现对材料的均匀加压，配合高温处理使聚乳酸单体聚合过程中形成拉胀泡沫的内凹结构单元，从而使聚乳酸泡沫具有负泊松比的特征；由于本专利技术采用气体加压代替机械加压，因此在负泊松比聚乳酸泡沫形成的过程中，材料内外结构均匀一致，产生相同的拉胀泡沫结构，有效避免了机械加压导致的泡沫表面和内部结构不一致的现象；通过本专利技术所述的制备方法制得的负泊松比聚乳酸泡沫具有优良的负泊松比效应，材料表面和内部泊松比值相同,且材料内部孔尺寸均一，孔隙率较高，有利于材料在拉伸和压缩过程中的尺寸变化；可以用于生物医疗、航空航天等精密设备制造中，也可以作为运动防护用具材料用于运动护具的生产制造中，具有：拉胀效果好、抗冲击能力强、质量轻等特性。
具体实施方式
[0015]实施例1、
[0016]将聚乳酸(6万分子量)、癸烷、纳米地开石(平均粒径小于300纳米)、正庚烷按质量比80：40：3：27的比例混合均匀，置于反应釜中；
[0017]向反应釜中通入氩气，将反应釜内的空气排尽，封闭反应釜并加热至聚乳酸熔点以下10℃；
[0018]再将反应釜中的氩气抽出，使反应釜内的相对真空度达到
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75Kpa；升温至聚乳酸熔点，保温3小时；
[0019]之后以0.5℃/分钟的速率缓慢降温至聚乳酸熔点以下100℃，再次对反应釜进行抽真空处理，随后在反应釜中通入氩气，使反应釜内压力达到6MPa；
[0020]加热反应釜至聚乳酸熔点，保温5小时，之后以1℃/分钟的速率缓慢降温、泄压至常温常压，得到具有负泊松比的聚乳酸泡沫材料。
[0021]实施例2、
[0022]将聚乳酸(6万分子量)、癸烷、纳米坡缕石粉(平均粒径小于300纳米)、正庚烷按质量比100：15：8：5的比例混合均匀，置于反应釜中；
[0023]向反应釜中通入氩气，将反应釜内的空气排尽，封闭反应釜并加热至聚乳酸熔点以下12℃；
[0024]再将反应釜中的氩气抽出，使反应釜内的相对真空度达到
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85Kpa；升温至聚乳酸熔点，保温5小时；
[0025]之后以0.5℃/分钟的速率缓慢降温至聚乳酸熔点以下120℃，再次对反应釜进行抽真空处理，随后在反应釜中通入氩气，使反应釜内压力达到5MPa；
[0026]加热反应釜至聚乳酸熔点，保温8小时，之后以1℃/分钟的速率缓慢降温、泄压至常温常压，得到具有负泊松比的聚乳酸泡沫材料。
[0027]实施例3、
[0028]将聚乳酸(6万分子量)、癸烷、纳米地开石(平均粒径小于300纳米)、十二烷按质量比90：20：5：19的比例混合均匀，置于反应釜中；
[0029]向反应釜中通入氩气，将反应釜内的空气排尽，封闭反应釜并加热至聚乳酸熔点以下15℃；
[0030]再将反应釜中的氩气抽出，使反应釜内的相对真空度达到
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80Kpa；升温至聚乳酸熔点，保温2小时；
[0031]之后以0.5℃/分钟的速率缓慢降温至聚乳酸熔点以下110℃，再次对反应釜进行抽真空处理，随后在反应釜中通入氩气，使反应釜内压力达到4MPa；
[0032]加热反应釜至聚乳酸熔点，保温9小时，之后以1℃/分钟的速率缓慢降温、泄压至常温常压，得到具有负泊松比的聚乳酸泡沫材料。
[0033]实施例4、
[0034]将聚乳酸(6万分子量)、癸烷、纳米坡缕石粉(平均粒径小于300纳米)、十二烷按质量比85：25：4：21的比例混合均匀，置于反应釜中；
[0035]向反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负泊松比聚乳酸泡沫材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将聚乳酸、癸烷、添加剂、助剂按质量比80～100：15～40：3～8：5～27的比例混合均匀，置于反应釜中；向反应釜中通入氩气，将反应釜内的空气排尽，封闭反应釜并加热至聚乳酸熔点以下10～15℃；再将反应釜中的氩气抽出，使反应釜内的相对真空度达到
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75～
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85Kpa；升温至聚乳酸熔点，保温2
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5小时；之后以0.5～1℃/分钟的速率缓慢降温至聚乳酸熔点以下100～120℃，再次对反应釜进行抽真空处理，随后在反应釜中通入氩气，使反...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛兵，马文志，李芳菲，夏茂盛，雒锋，
申请(专利权)人：吉林省博砚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：