[發(fā)明專利]一種負泊松比聚合物泡沫材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710558825.9
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107474303B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐濤;李明罡;姜治偉;邱健;邢海平;樊東蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08L23/06;C08L23/12;C08L25/06;C08L75/04;C08L23/08;C08L27/06
• 代理公司: 22210 長春菁華專利商標代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 王瑩

本發(fā)明涉及一種負泊松比聚合物泡沫材料及其制備方法，屬于功能性聚合物泡沫材料技術(shù)領(lǐng)域。解決了現(xiàn)有技術(shù)中負泊松比聚合物泡沫材料的制備方法設(shè)備結(jié)構(gòu)繁瑣、制備效率低、反應(yīng)條件苛刻、不利于大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)問題。本發(fā)明的制備方法，是將聚合物泡沫置于常壓，溫度60～170℃，含有高濃度水蒸汽的環(huán)境中，放置1h以上，然后冷卻到?20～50℃，得到負泊松比聚合物泡沫材料，其中，聚合物泡沫為泊松比大于等于0的聚合物泡沫。該方法全程在常壓下進行，對設(shè)備要求低，使用水蒸汽輔助完成制備，安全性高，綠色環(huán)保，且工藝簡單，可制備尺寸較大的負泊松比聚合物泡沫材料，適合大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能性聚合物泡沫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負泊松比聚合物泡沫材料及其制備方法。

背景技術(shù)

泊松比(v)是材料的一種力學(xué)性能。法國數(shù)學(xué)家西蒙·泊松將它定義為：材料的橫向應(yīng)變(ε_x)與縱向應(yīng)變(ε_y)之負商。用公式表示如下：

v＝-ε_x/ε_y。

大多數(shù)材料的泊松比為正，因為它們受到拉伸時就像拉伸一根彈性皮條那樣橫向變細，壓縮時就像壓縮一塊橡皮那樣橫向膨脹。然而，也存在有少數(shù)負泊松比材料，現(xiàn)在常稱其為拉脹材料(auxetic materials)。拉脹材料在拉伸時其橫向不是變細而是變粗，壓縮時其橫向不是膨脹而是收縮。由于這種性質(zhì)，這類材料在很多方面具備了其他材料所不能比擬的優(yōu)勢，具有剪切模量高、屈服強度高、壓痕阻力大、回彈韌性好、抗缺口性能好、斷裂韌性大等優(yōu)異的性能，也使其在聲障、絕熱、緩沖器、靠墊，尤其是在人造椎間盤、人造血管、夾芯板材、緊固件、安全帶、以及內(nèi)燃機中催化劑轉(zhuǎn)化器的載體材料等領(lǐng)域具有廣闊的潛在應(yīng)用。

負泊松比聚合物泡沫材料即以聚合物為基體，具有負泊松比性能的泡沫材料。現(xiàn)有技術(shù)中，制備負泊松比聚合物泡沫材料最常用的方法是采用三軸壓縮的處理方法，如Reymer等使用三軸壓縮的方法，同時使用丙酮作為處理溶劑，制備了拉脹性不衰減的聚氨酯負泊松比泡沫材料。但三軸壓縮的處理方法使用的設(shè)備結(jié)構(gòu)繁瑣，制備效率低(負泊松比聚氨酯泡沫實驗，Phys.Status Solidi B250,No.10,1988-1995,2013)。Lakes等在反應(yīng)釜對常規(guī)聚乙烯閉孔泡沫進行加壓加溫處理，成功制備了聚乙烯負泊松比泡沫材料(閉孔泡沫重入變換方法，CellularPolymers,15,229-249,1996)。Lakes還嘗試了在反應(yīng)釜中對常規(guī)聚乙烯進行抽真空并加熱的處理，然后取出冷卻，也成功的得到了聚乙烯負泊松比泡沫材料(負泊松比聚乙烯泡沫塑料，JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE 36,2001,5885-5893)。雖然lakes提出了新的負泊松比材料制備方法，但是，這種生產(chǎn)負泊松比泡沫的方法必須借助反應(yīng)釜并改變反應(yīng)釜內(nèi)壓力，不利用大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中負泊松比聚合物泡沫材料的制備方法設(shè)備結(jié)構(gòu)繁瑣、制備效率低、反應(yīng)條件苛刻、不利于大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)問題，提供一種負泊松比聚合物泡沫材料及其制備方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案如下。

一種負泊松比聚合物泡沫材料的制備方法，是將聚合物泡沫置于常壓，溫度60～170℃，含有高濃度水蒸汽的環(huán)境中，放置1h以上，然后冷卻到-20～50℃，得到負泊松比聚合物泡沫材料；

所述聚合物泡沫為泊松比大于等于0的聚合物泡沫，密度在250kg/m³以內(nèi)；

所述高濃度水蒸氣的水蒸氣分壓小于等于其所處環(huán)境溫度下的飽和蒸氣壓，大于等于20KPa。

優(yōu)選的是，所述的聚合物泡沫為泊松比大于等于0的聚合物閉孔泡沫。

優(yōu)選的是，所述的聚合物泡沫的基體樹脂材料為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯中的一種或多種的混合物。