[發(fā)明專利]超臨界模壓發(fā)泡制備聚合物微孔發(fā)泡材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110054581.3
• 申請日: 2011-04-12
• 公開（公告）號: CN102167840A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜修磊
• 申請（專利權(quán)）人: 姜修磊
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;C08J9/18;B29C44/60;C08L23/06;C08L67/04;C08L23/12;C08L25/06;C08L33/12;C08L69/00;C08L55/02;C08L67/02;C08L77/00;C08L79/08
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備發(fā)泡材料的方法，特別涉及一種利用超臨界流體技術(shù)制備聚合物微孔發(fā)泡材料的方法。

背景技術(shù)

聚合物微孔發(fā)泡材料是特指孔徑小于100μm，孔密度大于1.0×10⁶個/cm³的多孔聚合物發(fā)泡材料。由于材料內(nèi)部大量微米級泡孔的存在，微孔發(fā)泡材料具有優(yōu)異的減震、隔熱和吸聲性能，可廣泛用于包裝、隔熱保溫、減震緩沖和消音吸聲等領(lǐng)域。特別地，當(dāng)聚合物微孔發(fā)泡材料的孔徑小于10μm后，大量微孔的存在將在不顯著降低聚合物機(jī)械性能的前提下，顯著降低聚合物制品重量，因此可以使用微孔聚合物制品代替未發(fā)泡的實體聚合物制品，從而實現(xiàn)減少原料消耗、減輕制品重量和節(jié)約成本的目的。

聚合物微孔發(fā)泡材料多應(yīng)用超臨界流體技術(shù)制備，比如超臨界二氧化碳技術(shù)和超臨界氮氣技術(shù)。超臨界流體技術(shù)具有清潔環(huán)保的特點，對環(huán)境和發(fā)泡制品都不會造成污染，因此，聚合物微孔發(fā)泡材料特別適用于食品、醫(yī)療、載人交通工具等領(lǐng)域。由于聚合物微孔發(fā)泡材料的泡孔尺寸較小，尤其適合于加工成超薄發(fā)泡制品，應(yīng)用于微電子器件的包裝。此外，大量微孔的存在還賦予聚合物微孔發(fā)泡材料特殊的聲、光和電性能，例如，微孔發(fā)泡材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于揚聲器的振膜、液晶顯示器背光模組的反射板等領(lǐng)域。

中國專利CN1621437公開了一種制備聚丙烯微孔發(fā)泡材料的方法，該方法將聚合物放置在高壓釜內(nèi)，通入超臨界流體，超臨界流體在高溫高壓條件下溶脹擴(kuò)散進(jìn)入聚合物基體，然后通過泄壓閥門快速泄壓實現(xiàn)微孔發(fā)泡。由于使用高壓釜作為發(fā)泡設(shè)備，高壓釜需為聚合物的發(fā)泡膨脹預(yù)留較大的空間，因此超臨界流體用量較大，且高壓釜放大較困難，很難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

美國專利US?5723510公開了一種制備熱塑性聚酯微孔發(fā)泡材料的方法，該方法將聚合物片材卷起放在高壓釜內(nèi)，通入氣體，使其在常溫高壓下擴(kuò)散進(jìn)入聚合物，然后再將溶解了氣體的聚合物片材放置于高溫環(huán)境中發(fā)泡。由于氣體在常溫下擴(kuò)散進(jìn)入聚合物的速率較慢，1～2mm厚的聚酯片材的飽和時間通常要幾十乃至幾百小時，因此生產(chǎn)效率較低，而且只適合生產(chǎn)厚度較薄的微孔發(fā)泡片材。

美國專利US?7318713公開了一種利用超臨界注塑成型技術(shù)制備聚合物微孔發(fā)泡材料的方法，該方法將超臨界流體導(dǎo)入注塑機(jī)的料筒，在料筒內(nèi)形成聚合物/超臨界流體的均相溶液，均相溶液在被注射入模具的瞬間發(fā)泡。該方法由于氣泡成核速率較低，得到的孔密度較小，只能實現(xiàn)發(fā)泡制品較小的減重，一般注塑成型微孔發(fā)泡制品減重不能超過30％，因此減重效果有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的問題是公開一種超臨界模壓發(fā)泡制備聚合物微孔發(fā)泡材料的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。

本發(fā)明的方法，包括如下步驟：

將模壓機(jī)上的發(fā)泡模具升溫，待達(dá)到發(fā)泡溫度后，將聚合物放入模具，模壓機(jī)合模，模具密封，向模具內(nèi)充入超臨界流體，超臨界流體壓力為5～30MPa，超臨界流體向聚合物溶脹擴(kuò)散10～60分鐘，然后模壓機(jī)開模泄壓發(fā)泡，即可得到泡孔尺寸和密度可控的聚合物微孔發(fā)泡材料。

所述的模壓機(jī)可以安裝有一層發(fā)泡模具，也可以安裝有多層發(fā)泡模具；

所述的發(fā)泡模具為不銹鋼耐高壓模具，包括上模板和下模板；

所述的發(fā)泡溫度為聚合物可發(fā)生粘彈性形變的溫度范圍內(nèi)，對于無定形聚合物，發(fā)泡溫度高于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度0.1～50℃；對于半結(jié)晶聚合物，發(fā)泡溫度低于其熔點0.1～40℃，優(yōu)選的，發(fā)泡溫度為60～500℃；

所述的聚合物選自聚乙烯、聚乳酸、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚醚酮，硅橡膠、三元乙丙橡膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、熱塑性聚氨酯或熱塑性彈性體等中的一種以上，數(shù)均分子量為0.5～400萬；

所述的聚合物形狀可以是粒子、棒、片和板；

所述的超臨界流體可以為超臨界二氧化碳、超臨界氮氣或它們的任一比例的混合氣體；

以聚合物重量為100份計，達(dá)到擴(kuò)散平衡后，溶解在聚合物中的超臨界流體含量為0.1～30份；

所述的泄壓開模可以為先通過泄壓閥將模具內(nèi)的超臨界流體壓力泄至低于飽和壓力的任一壓力，再開模，也可以是在超臨界條件下直接開模；

對于不同種類的聚合物，在上述條件下得到的微孔發(fā)泡材料體積膨脹倍率為2～60倍，平均孔徑為：0.1～100μm，孔密度為：1.0×10⁶～1.0×10¹⁵個/cm³。