一种大尺寸开孔负泊松比泡沫材料制备方法技术

技术编号：43282496 阅读：15 留言：0更新日期：2024-11-12 16:05

本发明专利技术公开了一种大尺寸开孔负泊松比泡沫材料制备方法，属于泡沫材料技术领域。所述大尺寸开孔负泊松比泡沫制备方法包括以下步骤：将开孔泡沫经过三轴逐轴压缩、加热、冷却得到大尺寸开孔负泊松比泡沫；所述三轴逐轴压缩为分别沿X轴、Y轴、Z轴方向进行超额压缩和退回至指定压缩量位置；所述超额压缩的比率独立的选自10%~40%；所述指定压缩量位置的压缩比率独立的选自50%~85%。所述制备方法首次通过对开孔泡沫的三轴逐轴的超额压缩和退回至指定压缩量位置制备得到了性能均一性显著提高的大尺寸的开孔负泊松比泡沫材料。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及泡沫材料，尤其涉及一种大尺寸开孔负泊松比泡沫材料制备方法。

技术介绍

1、拉胀泡沫又称为负泊松比泡沫，其在拉伸时发生侧向膨胀，压缩时发生侧向收缩，表现出负泊松比行为。泊松比是一个材料的弹性属性，描述了材料在受力时的变形行为，其中正泊松比表示材料在拉伸时会变薄，而负泊松比表示材料在受拉伸时会膨胀。负泊松比材料在特定应力条件下的行为通常较少见，但它们在一些特殊应用中具有重要价值，如隔热材料和减震材料。

2、负泊松比泡沫材料具有凹角、折叠或旋转的泡孔结构，独特的拉胀行为使它除具有一般聚合物泡沫质轻、隔热、降噪的特点外，还具有抗压痕性好、断裂韧性强、抗缺口性好等优点，特别是在动态冲击试验中表现出卓越缓冲吸能特性。因此，所述负泊松比泡沫材料在运动保护缓冲材料、防震手套、高级坐垫和床垫、夹层板、传感器、可控过滤材料、安全带、保险杠、人造血管等许多领域都具有广阔的应用前景。

3、自1978年lakes教授首次制备出开孔聚氨酯拉胀泡沫以来，开孔拉胀泡沫（又称开孔负泊松比泡沫）受到广泛的关注与研究，开孔拉胀泡沫的制备方法通常有三轴热压缩法、双轴压缩法、多相三轴热压缩、化学机械工艺和半模具制造等。但这些方法基本上还停留在实验室制备小尺寸泡沫的程度。佛罗里达州立大学，于2015年申请专利技术专利cn201580041085，并与美国auxadyne公司进行生产，推出了首个pu开孔拉胀泡沫产品—xylafoam，并在假肢护套、矫正鞋垫和坐垫、踝骨支撑保护系统、橄榄球头盔、滑雪头盔、马鞍缓冲垫等产品上得到成功应用。</p>

4、随着开孔负泊松比泡沫材料的应用，人们对大尺寸负泊松比开孔泡沫的制备技术和提高大尺寸负泊松比开孔泡沫均匀性具有迫切需求。

5、为了实现大体积开孔负泊松比泡沫材料的压缩，可采用三轴逐一压缩的方法，即设备每次只在一个轴向方向上进行压缩运动，完成一个轴向的压缩后，再逐次压缩另外一个轴向方向，从而最终完成三轴压缩。但是，该逐次压缩过程易造成泡沫接近运动推板部分泡沫的压缩程度远高于远离运动推板部分泡沫压缩程度的现象，从而造成产品性能不均匀的问题。

6、因此，研究开发一种新型的大尺寸开孔负泊松比泡沫材料的制备方法对于开孔负泊松比泡沫的应用具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种大尺寸开孔负泊松比泡沫材料制备方法。所述制备方法使得大尺寸的开孔负泊松比泡沫材料的性能均一性显著提高。

2、为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案如下：

3、本专利技术提供了一种大尺寸开孔负泊松比泡沫制备方法，包括以下步骤：

4、将开孔泡沫经过三轴逐轴压缩、加热、冷却得到大尺寸开孔负泊松比泡沫；

5、所述三轴逐轴压缩为分别沿x轴、y轴、z轴方向进行超额压缩和退回至指定压缩量位置；

6、优选的，所述超额压缩的比率独立的选自10%~40%；更优选的，所述超额压缩的比率独立的选自20%~40%。在本专利技术的一些具体实施方式中，优选为20%或30%或40%。

7、优选的，所述指定压缩量位置的压缩比率独立的选自50%~85%；更优选的，所述指定压缩量位置的压缩比率独立的选自58~85%。在本专利技术的一些具体实施方式中，优选为58%或60%或69%或85%。

8、本专利技术通过超额压缩和退回至指定压缩量位置这种方式使得制备得到的开孔负泊松比泡沫的性能均匀性显著提高。

9、本专利技术所述的性能均一性或性能均匀性指的均是“泊松比值”这一性能。

10、本专利技术优选的，所述开孔泡沫选自聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫或聚酰亚胺泡沫。

11、本专利技术优选的，所述加热的温度为160oc~260oc；

12、优选的，所述加热的时间为1~12 h。

13、本专利技术对所述加热的方式未做特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的加热方式。

14、所述加热方式包括但不限于烘箱加热、热蒸汽加热等。

15、优选的，所述冷却为冷却至0oc~30oc。

16、本专利技术优选的，所述开孔泡沫为长方体形，三边长独立的选自0.2~2.5 m。

17、本专利技术优选的，所述开孔泡沫的最长边和最短边的长度比值≤3；更优选的所述开孔泡沫的最长边和最短边的长度比值≤2。

18、本专利技术还提供了一种大尺寸开孔负泊松比泡沫材料，由上述的制备方法制备得到。

19、本专利技术优选的，所述大尺寸开孔负泊松比泡沫材料的皮层和芯层拉伸初始泊松比差值绝对值≤0.2。

20、优选的，所述大尺寸开孔负泊松比泡沫材料的密度差异≤30%。

21、优选的，所述大尺寸开孔负泊松比泡沫材料的三边尺寸独立的选自0.1~2.125 m。

22、所述三边尺寸为长、宽和高，三者尺寸可以相同也可以不同。

23、与现有技术相比，本专利技术提供的大尺寸开孔负泊松比泡沫制备方法包括以下步骤：将开孔泡沫经过三轴逐轴压缩、加热、冷却得到大尺寸开孔负泊松比泡沫；所述三轴逐轴压缩为分别沿x轴、y轴、z轴方向进行超额压缩和退回至指定压缩量位置；所述超额压缩的比率独立的选自10%~40%；所述指定压缩量位置的压缩比率独立的选自50%~85%。所述制备方法首次通过对开孔泡沫的三轴逐轴的超额压缩和退回至指定压缩量位置制备得到了性能均一性显著提高的大尺寸的开孔负泊松比泡沫材料。

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【技术保护点】

1.一种大尺寸开孔负泊松比泡沫制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述开孔泡沫选自聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫或聚酰亚胺泡沫。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为160 oC ~260oC；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷却为冷却至0 oC ~30 oC。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述开孔泡沫为长方体形，三边长独立的选自0.2~2.5 m。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述开孔泡沫的最长边和最短边的长度比值为≤3。

7.一种大尺寸开孔负泊松比泡沫材料，其特征在于，由权利要求1~6任一项所述的制备方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的大尺寸开孔负泊松比泡沫材料，其特征在于，所述大尺寸开孔负泊松比泡沫材料的皮层和芯层拉伸初始泊松比差值绝对值≤0.2。

9.根据权利要求7或8所述的大尺寸开孔负泊松比泡沫材料，其特征在于，所述大尺寸开孔负泊松比泡沫材料的密度差异≤30%。

10.根据权利要求9所述的大尺寸开孔负泊松比泡沫材料，其特征在于，所述大尺寸开孔负泊松比泡沫材料的三边尺寸独立的选自0.1~2.125 m。

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【技术特征摘要】

1.一种大尺寸开孔负泊松比泡沫制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述开孔泡沫选自聚氨酯泡沫、三聚氰胺泡沫或聚酰亚胺泡沫。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为160 oc ~260oc；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷却为冷却至0 oc ~30 oc。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述开孔泡沫为长方体形，三边长独立的选自0.2~2.5 m。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述开孔泡沫的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐涛，李聂鑫，李明罡，乔林军，邱健，邢海平，樊东蕾，姜治伟，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

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