一种聚合物泡沫的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚合物泡沫的制备方法，属于发泡技术领域。本发明专利技术提供的聚合物泡沫的制备方法，包括以下步骤：将热塑性聚合物与微波吸收剂混合后进行热压处理，得到待发泡体；所述微波吸收剂的用量为所述热塑性聚合物的0～5wt％；当所述热塑性聚合物为介电损耗＜0.1的热塑性聚合物时，所述微波吸收剂的用量不为0；将所述待发泡体在气体发泡剂中进行饱和吸附，得到预发泡体；将所述预发泡体浸渍于微波吸收液中进行微波加热发泡，得到所述聚合物泡沫；所述微波吸收液的介电损耗＞0.1；所述微波吸收液的初始温度为5～30℃。实施例结果表明，本发明专利技术制备的聚合物泡沫芯部与边缘的泡孔尺寸一致。寸一致。寸一致。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物泡沫的制备方法


[0001]本专利技术属于发泡
，具体涉及一种聚合物泡沫的制备方法。

技术介绍

[0002]热塑性聚合物发泡材料因其轻质、绝缘、隔热和优质的机械性能等特点远超于传统的实体聚合物材料，被广泛应用于特种船舶、汽车部件、航空航天、食品包装及运动器械等领域，是目前最受欢迎的轻量化高性能材料之一。
[0003]面对化学发泡过程中偶氮化合物等有机化学发泡剂会产生有毒有害物质，以及碳酸盐等无机化学发泡剂容易结块和分散不均的问题，超临界流体由于其绿色环保的特性，目前已经成为一种能够取代传统化学类发泡剂的新型发泡剂。
[0004]超临界流体发泡技术通常分为泄压发泡与升温发泡两种，泄压发泡以压力为驱动力，在相当短的时间内压力快速下降以诱导泡孔成核与生长，而升温发泡则是以温度为驱动力，样品通常在室温下在高压容器中饱和，然后将充满气体的样品转移到高温浴中，利用高温促进饱和过程中溶解于聚合物基体的气体快速扩散，从而完成整个发泡过程。
[0005]对于升温发泡，传导加热(如水浴法、油浴法等)是最为常用的加热方法，但在加热过程中热量是由材料的外表面向中心传递，直至整个系统达到所设置的发泡温度。长时间的加热过程会使低导热系数的热塑性聚合物沿着切面产生温度梯度，从而使泡孔形貌不再均匀。受上述发泡过程缺点的限制，微波外场强化发泡过程应运而生。微波是一种工作频率在300MHz～300GHz的电磁波，通过被加热体内部偶极分子高频往复运动，产生“内摩擦热”而使被加热物料温度升高。完全区别于传统的常规加热方式，微波加热是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时升温的加热模式，因其独具一格的加热方式和加热机理，可以大幅度缩短加热时间以提高生产效率。然而，特殊的加热方式会导致样品的内部优先加热，使得芯部泡孔尺寸明显高于边缘的泡孔，同样不利于均匀泡孔的制备。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种聚合物泡沫的制备方法，本专利技术制备的聚合物泡沫泡孔均匀。
[0007]本专利技术提供了一种聚合物泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将热塑性聚合物与微波吸收剂混合，得到待发泡体；所述微波吸收剂的用量为所述热塑性聚合物的0～5wt％；当所述热塑性聚合物为介电损耗＜0.1的热塑性聚合物时，所述微波吸收剂的用量不为0；
[0009]将所述待发泡体在气体发泡剂中进行饱和吸附，得到预发泡体；
[0010]将所述预发泡体浸渍于微波吸收液中进行微波加热发泡，得到所述聚合物泡沫；所述微波吸收液的介电损耗＞0.1；
[0011]所述微波吸收液的初始温度为5～30℃。
[0012]优选的，所述微波吸收剂包括导电炭黑、活性炭、碳纳米管和石墨烯中的一种。
[0013]优选的，所述微波加热发泡的功率为100～2000W，时间为10～480s。
[0014]优选的，所述饱和吸附在常温低压条件下进行，所述饱和吸附后恢复至常压；所述常温低压条件的压力为1～8Mpa；。
[0015]优选的，所述饱和吸附在高温高压条件下进行，所述饱和吸附后进行泄压；
[0016]所述高温高压条件的压力为10～30Mpa；
[0017]当所述热塑性聚合物为结晶形聚合物，所述高温高压条件的温度为(T
m
‑
50℃)～T
m
，所述T
m
为所述结晶形聚合物的熔融温度；
[0018]当所述热塑性聚合物为无定形聚合物，所述高温高压条件的温度为(T
g
‑
50℃)～(T
g
+60℃)，所述T
g
为所述无定形聚合物的玻璃化转变温度。
[0019]优选的，所述泄压的速度为0.1～300Mpa/s。
[0020]优选的，所述待发泡体为片材或颗粒。
[0021]优选的，当所述饱和吸附在常温低压条件下进行，所述饱和吸附的时间为(d
×
12)h；
[0022]当所述饱和吸附在高温高压条件下进行，所述饱和吸附的时间为[d
×
(10～60)]min；
[0023]当所述待发泡体为片材，所述d为所述待发泡体的厚度；当所述待发泡体为颗粒，所述d为所述待发泡体的粒径，单位为mm。
[0024]优选的，所述气体发泡剂包括超临界CO2、超临界N2、甲醇和丁烷中的一种或多种。
[0025]优选的，所述微波吸收液包括水、乙醇、丙酮和甘油中的一种或多种。
[0026]本专利技术提供了一种聚合物泡沫的制备方法，包括以下步骤：将热塑性聚合物与微波吸收剂混合，得到待发泡体；所述微波吸收剂的用量为所述热塑性聚合物的0～5wt％；当所述热塑性聚合物为介电损耗＜0.1的热塑性聚合物时，所述微波吸收剂的用量不为0；将所述待发泡体在气体发泡剂中进行饱和吸附，得到预发泡体；将所述预发泡体浸渍于微波吸收液中进行微波加热发泡，得到所述聚合物泡沫；所述微波吸收液的介电损耗＞0.1；所述微波吸收液的初始温度为5～30℃。
[0027]本专利技术在微波加热发泡过程中，热塑性聚合物能够快速对微波做出响应，从而有效加热聚合物内部；同时微波能够使微波吸收液快速升温，作为外部传热介质对聚合物外部进行加热。在内外的双重加热作用下，使得热塑性聚合物能够均匀受热，避免了单独的微波加热导致的热塑性聚合物基体内部温度过高的问题，从而提高泡孔尺寸的均一性和发泡倍率。实施例结果表明，本专利技术制备的聚合物泡沫芯部与边缘的泡孔尺寸一致，泡沫泡孔密度为7.63
×
107～5.68
×
109cells/cm3，发泡倍率为1.83～31.82，泡孔尺寸为6.32～38.28μm。
[0028]进一步地，本专利技术通过调整微波辐射功率进一步提高了聚合物泡沫泡孔的均匀性。
[0029]进一步地，本专利技术在高温高压条件下进行饱和吸附然后泄压得到预发泡体(即采用泄压发泡的方式得到预发泡体)，相比普通升温发泡在饱和吸附阶段需要在常温下以非常长的时间进行饱和，严重影响生产效率，本专利技术可大大缩短饱和吸附时间，提高生产效率。现有技术中升温发泡为了实现升温发泡所需溶解度需要在常温下进行饱和吸附的时间为(d
×
12)h(对于片材状样品，d为待发泡体厚度；而对于颗粒状样品，d为待发泡体的粒径，
单位为mm)，而本申请则仅需[d
×
(10～60)]min。
[0030]此外，相比单独的泄压发泡制备聚合物泡沫，在快速泄压过程中，压力的急速下降会导致腔体内温度的下降，多因素协同诱导传质与传热使泡孔的成核与生长过程可控性变差，本专利技术采用先泄压发泡得到预发泡体后微波加热发泡的技术方案，克服了单独泄压发泡所带来的发泡过程复杂多变，难以直接调控的问题，且提高了发泡倍率。
附图说明
[0031]图1为实施例1聚合物泡沫芯部截面的SEM图；
[0032]图2为实施例1聚合物泡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将热塑性聚合物与微波吸收剂混合，得到待发泡体；所述微波吸收剂的用量为所述热塑性聚合物的0～5wt％；当所述热塑性聚合物为介电损耗＜0.1的热塑性聚合物时，所述微波吸收剂的用量不为0；将所述待发泡体在气体发泡剂中进行饱和吸附，得到预发泡体；将所述预发泡体浸渍于微波吸收液中进行微波加热发泡，得到所述聚合物泡沫；所述微波吸收液的介电损耗＞0.1；所述微波吸收液的初始温度为5～30℃。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微波吸收剂包括导电炭黑、活性炭、碳纳米管和石墨烯中的一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微波加热发泡的功率为100～2000W，时间为10～480s。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述饱和吸附在常温低压条件下进行，所述饱和吸附后恢复至常压；所述常温低压条件的压力为1～8Mpa。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述饱和吸附在高温高压条件下进行，所述饱和吸附后进行泄压；所述高温高压条件的压力为10～30Mpa；当所述热塑性聚合物为结晶形聚合物，所述高温高压条件的温度为(T
m
‑
50℃)～T
m

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玲，钟文宇，陈弋翀，胡冬冬，赵艳菲，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：