[發明專利]一種具有開孔結構的聚合物泡沫材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310322749.3
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103435836A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 廖霞;李浚松;李光憲
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08J9/38
• 分類號: C08J9/38;C08J9/12;C08L33/12;C08L67/04;C08L25/06;C08L69/00
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技術領域

本發明屬于聚合物泡沫材料領域，更具體的說是為現有開孔泡沫材料領域提供一種新制備方法，即具有開孔結構的聚合物泡沫材料的制備方法。

背景技術

開孔聚合物泡沫材料，是指泡體中的泡孔間相互連通，泡體中的氣相和聚合物都是連續相的泡沫材料。由于聚合物基體中的泡孔結構是開放式的，泡孔之間相互連通，能形成復雜的通道，讓小分子氣體或流體通過材料流動。假如能夠精確地控制開孔泡沫材料中泡孔的尺寸和形態，就可以確定穿過材料的微粒大小，使其起到分離作用。開孔聚合物泡沫材料可以作為分離和吸附材料、催化劑載體、藥物緩釋材料、液體分離膜材料、低介電常數材料等等。

開孔聚合物泡沫材料的常見制備方法有三種：相分離法、射線照射法、拉伸法。相分離法是兩相或兩相以上混合物體系（聚合物、添加劑和溶劑）在溫度或溶劑等作用下產生分相，從而在聚合物基體內形成特定微孔結構的方法，所制備的材料可以是開孔或閉孔結構。但是它的主要缺點是需要使用大量昂貴的、有害的溶劑，生產過程非常復雜。射線照射法利用核反應堆產生的帶電粒子照射薄膜基材，帶電粒子穿透薄膜留下痕跡，然后將薄膜置于化學試劑中腐蝕，即可得到微孔薄膜，薄膜上的孔大多是筆直的圓孔。1972年美國采用拉伸法生產了聚丙烯微孔過濾膜，過程是：聚丙烯首先在高于其熔點下擠出成膜，然后在無張力的情況下，將其置于聚丙烯熔點以下冷卻，時間不超過5?s，然后將膜沖孔接著控制一定的拉伸比進行拉伸，再將膜在一定的溫度和張力下熱成型，從而制得所需的開孔薄膜。拉伸法和射線法制得的產品是軟質薄型制品，在制取硬質或厚壁制品時有一定困難。

采用超臨界流體快速降壓法制備熱塑性聚合物的泡沫材料，一般得到的是具有閉孔結構的泡沫材料，泡孔與泡孔之間彼此獨立。夏廣義（夏廣義，碩士論文，大連理工大學，大連，2010）采用改進的超臨界二氧化碳降壓發泡法一次注氣連續升溫多次卸壓的處理過程制備聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）多孔材料，樣品內部泡孔有一定程度的連通性。但是實驗處理過程復雜，泡孔結構不易控制，樣品內部泡孔的尺寸較大，不在微孔塑料的范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有開孔結構的聚合物泡沫材料的制備方法，所述方法工藝簡單，根據本發明所述方法制備的產品泡孔分布均勻且發泡材料無雜質殘留。

一種具有開孔結構的聚合物泡沫材料的制備方法，工藝步驟如下：

（1）采用熔融法將兩種或兩種以上聚合物進行共混，得到聚合物的共混物；

（2）將步驟（1）所得到的聚合物的共混物真空模壓成設計形狀的坯體并冷卻定型；

（3）將步驟（2）所得到的聚合物的共混物坯體置于高壓反應釜中，通入氣體并升溫、加壓至所述氣體的超臨界點以上將其轉變成超臨界流體，當超臨界流體在坯體中達到飽和狀態后，采用快速降壓法使坯體發泡，冷卻定型后得到聚合物發泡材料；

（4）將步驟（3）所得到的聚合物發泡材料浸入適當的刻蝕液中，一定時間取出后即得到具有開孔結構的聚合物泡沫材料；

（5）將步驟（4）所得到的具有開孔結構的聚合物泡沫材料依次用乙醇、蒸餾水反復洗滌以除去具有開孔結構的聚合物泡沫材料中的雜質。

上述方法中，聚合物為熱塑性聚合物，可以是無定型熱塑性聚合物，或是結晶性熱塑性聚合物。

上述方法中，熔融法的操作如下：將聚合物的共混物在常壓、聚合物共混物的共熔融溫度下混煉至聚合物混合均勻。

上述方法中，用于發泡的氣體為二氧化碳、氮氣或空氣。

上述方法中，快速降壓發泡的降壓速率（平均速率）為5~60?MPa/s。

上述方法中，聚合物發泡材料浸入的刻蝕液可以是一種溶液、一種溶劑或其混合液。對刻蝕液的要求是：刻蝕液能夠與聚合物發泡材料產生物理或者化學反應，使聚合物發泡材料中至少有一種聚合物被溶解或降解，在泡孔壁上形成連接泡孔的通道，最終形成具有開孔結構的聚合物泡沫材料。

上述方法中,聚合物發泡材料浸入到刻蝕液中的時間為30?min~4?h，刻蝕液溫度為15~65?℃。