一种超临界流体低压发泡材料及其制备方法技术

本申请涉及发泡材料领域，尤其是涉及一种超临界流体低压发泡材料及其制备方法。一种超临界流体低压发泡材料，包括以下重量份物质：热塑性弹性体100份、抗氧剂0.1～0.3份、异相成核剂0.1～0.3份、相容剂0.1～0.3份和生物质多孔微纳材料0.1～3份。本申请通过优化了超临界流体低压发泡材料的组分，一方面，本申请优化了发泡材料中的组分，通过选用生物质多孔微纳材料进行填充，提升超临界流体在弹性体材料中的溶解度和溶解速度，从而制备出发泡倍率更高的发泡材料，降低了本申请发泡材料的密度；另一方面，热塑性弹性体的添加，使制备的发泡材料具有更为优异的回弹性能。料具有更为优异的回弹性能。料具有更为优异的回弹性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超临界流体低压发泡材料及其制备方法


[0001]本申请涉及发泡材料领域，尤其是涉及一种超临界流体低压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聚合物（塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料）为基础而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。聚合物发泡材料由聚合物基体和均匀分散在其中的气体组成，与常规的聚合物材料相比具有如下突出的特性：（1）密度低。（2）弹性好。（3）保温效果好。（4）吸声性能好。
[0003]超临界发泡法是一种物理发泡成型技术，同时也是一种微孔发泡成型技术，比如在注塑、挤出成型工艺中，通入气体并且在一定的温度和压力下达到超临界状态，利用瞬间压降或者升温，形成热力学不稳定状态，达到发泡效果。超高压釜式发泡方式是目前较为主流的超临界物理发泡方式之一。
[0004]针对上述相关技术，专利技术人发现现有的超高压釜式发泡方式工艺条件严苛，超高压力导致其潜在安全风险非常高，设备造价极其昂贵。当发泡材料采用超临界低压发泡方式制备时，制备的发泡材料的性能不佳，生产的效率不高。

技术实现思路

[0005]为了改善现有超临界发泡方式制备的发泡材料，需要在特定高压状态下，设备潜在安全风险高，材料性能不佳的缺陷，本申请提供一种超临界流体低压发泡材料及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种超临界流体低压发泡材料，采用如下的技术方案：一种超临界流体低压发泡材料，包括如下重量份物质：热塑性弹性体100份；抗氧剂0.1～0.3份；异相成核剂0.1～0.3份；相容剂0.1～0.3份；生物质多孔微纳材料0.1～3份。
[0007]通过采用上述技术方案，本申请通过优化了超临界流体低压发泡材料的组分，一方面，本申请优化了发泡材料中的组分，通过选用生物质多孔微纳材料进行填充，提升超临界流体在弹性体材料中的溶解度和溶解速度，从而制备出密度更低的发泡材料；另一方面，热塑性弹性体的添加，使制备的发泡材料具有更为优异的回弹性能。
[0008]优选的，所述生物质多孔微纳材料中采用的生物质包括花生壳、玉米秸秆、稻谷秸秆、小麦秸秆、蓖麻秸秆、甘蔗残渣中的一种或多种。
[0009]优选的，所述生物质多孔微纳材料采用以下方案制成：取生物质原料洗净后置于反应釜中，添加乙醇钠溶液后，搅拌混合；
过滤并收集滤饼，干燥制备得干燥物料；取干燥物料置于高温反应炉中，氮气气氛下高温处理，洗涤干燥后，研磨过筛，即可制备得所述生物质多孔微纳材料。
[0010]通过采用上述技术方案，本申请首先优选了来源广泛且可资源再生的生物质材料作为原材料制备，原料经乙醇钠处理后，生物质材料中的纤维素、半纤维素和木质素受到不同程度的破坏，使得原本致密的晶体结构变得疏松，增大了后续煅烧过程中形成的比表面积，从而使其具有极强的气体富集作用。
[0011]所述生物质多孔微纳材料的孔径为10～1000nm。
[0012]通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了生物质多孔微纳材料的孔径，使其有效负载的同时，兼具良好的结构性能。
[0013]优选的，所述热塑性弹性体包括热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、热塑性聚烯烃弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体中的一种或多种。
[0014]优选的，所述异相成核剂包括气相二氧化硅、纳米碳酸钙、二对甲基苄叉山梨醇、丁基吡呱酸钾盐中的一种或多种。
[0015]优选的，所述抗氧剂为油溶性抗氧化剂，包括丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚、茶多酚中的一种或多种。
[0016]优选的，所述相容剂包括乙烯
‑
马来酸酐共聚物、丙烯
‑
马来酸酐共聚物、苯乙烯
‑
甲基丙烯酸甲酯
‑
甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物中的一种或多种。
[0017]第二方面，本申请提供一种超临界流体低压发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：将热塑性弹性体、抗氧剂、异相成核剂、相容剂和生物质多孔微纳材料按比例倒入搅拌装置内进行均匀混合，收集得混合物料；取混合物料置于挤出机中，挤出造粒，收集得可发泡小颗粒；将可发泡小颗粒与水混合后置于高压反应釜中，向釜内通入超临界流体至高压反应釜内压力达到8～10MPa，升温至热塑性弹性体熔点以下0～25℃并维持0.5～2h，最后以1～10MPa/S的速度快速泄至常压，即可制得所述低压发泡材料。
[0018]通过采用上述技术方案，本申请创新性地将来源广泛且可资源再生的生物质多孔微纳材料引入弹性体材料中，利用其极强的气体富集作用，可以显著提升超临界流体在弹性体材料中的溶解度和溶解速度。从而在相对低压的条件下可实现超临界流体的快速溶解渗透饱和，因此可以制备出更高发泡倍率的发泡材料。此外，与目前主流的高压釜式超临界发泡技术相比，本专利技术提供发泡工艺将大幅度地降低压力条件，提高发泡生产效率，进而将极大地降低对设备的要求，因此可以实现降低设备潜在安全风险和造价成本的目的。
[0019]优选的，所述超临界流体包括超临界CO2或超临界N2中的一种或两种。
[0020]综上所述，本申请具有以下有益效果：第一、本申请通过优化了超临界流体低压发泡材料的组分，一方面，本申请优化了发泡材料中的组分，通过选用生物质多孔微纳材料进行填充，提升超临界流体在弹性体材料中的溶解度和溶解速度，从而制备出密度更低的发泡材料；另一方面，热塑性弹性体的添加，使制备的发泡材料具有更为优异的回弹性能。
[0021]第二、本申请创新性地将来源广泛且可资源再生的生物质多孔微纳材料引入弹性
体材料中，利用其极强的气体富集作用，可以显著提升超临界流体在弹性体材料中的溶解度和溶解速度。从而在相对低压的条件下可实现超临界流体的快速溶解渗透饱和，因此可以制备出更高发泡倍率的发泡材料。此外，与目前主流的高压釜式超临界发泡技术相比，本专利技术提供发泡工艺将大幅度地降低压力条件，提高发泡生产效率，进而将极大地降低对设备的要求，因此可实现降低设备潜在安全风险和造价成本的目的。
附图说明
[0022]图1为本申请制备例1中制备的生物质多孔微纳材料电镜照片；图2为本申请制备例2中制备的生物质多孔微纳材料电镜照片。
具体实施方式
[0023]以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0024]制备例1：生物质多孔微纳材料1取100kg花生壳洗净后置于反应釜中，添加200kg质量分数10％乙醇钠溶液后，在60℃下搅拌混合12h；过滤并收集滤饼，45℃下干燥8h，制备得干燥物料；取干燥物料置于700℃高温反应炉中，氮气气氛下高温处理5h，洗涤干燥后，研磨过筛，即可制备得所述生物质多孔微纳材料1。
[0025]制备例2：生物质多孔微纳材料2取100kg花生壳洗净后置于反应釜中，添加200kg质量分数10％乙醇钠溶液后，在75℃下搅拌混合18h；过滤并收集滤饼，47℃下干燥10h，制备得干燥物料；取干燥物料置于700℃高温反应炉中，氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超临界流体低压发泡材料，其特征在于，包括以下重量份物质：热塑性弹性体100份；抗氧剂0.1～0.3份；异相成核剂0.1～0.3份；相容剂0.1～0.3份；生物质多孔微纳材料0.1～3份。2.根据权利要求1所述的一种超临界流体低压发泡材料，其特征在于，所述生物质多孔微纳材料中采用的生物质包括花生壳、玉米秸秆、稻谷秸秆、小麦秸秆、蓖麻秸秆、甘蔗残渣中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种超临界流体低压发泡材料，其特征在于，所述生物质多孔微纳材料采用以下方案制成：取生物质原料洗净后置于反应釜中，添加乙醇钠溶液后，搅拌混合；过滤并收集滤饼，干燥制备得干燥物料；取干燥物料置于高温反应炉中，氮气气氛下高温处理，洗涤干燥后，研磨过筛，即可制备得所述生物质多孔微纳材料。4.根据权利要求1所述的一种超临界流体低压发泡材料，其特征在于，所述生物质多孔微纳材料的孔径为10～1000nm。5.根据权利要求1所述的一种超临界流体低压发泡材料，其特征在于，所述热塑性弹性体包括热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、热塑性聚烯烃弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种超临界流体低压发泡材料，其特征在于，所述异相成核剂包括气相二氧化硅、纳米碳酸钙、二对甲基苄叉山梨醇、丁基吡呱酸钾...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志成，顾飚，董卫龙，郭付远，
申请(专利权)人：常州市顺祥新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：