[發明專利]一種可大規模制備的高性能尼龍多孔材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710568602.0
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107353634B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 王亮;艾芳芳;劉雍
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/06;C08J9/08;B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 冉珊敏

本實驗提供了一種可大規模制備尼龍多孔材料的制備方法，其特點在于所選原料為尼龍，制備工藝簡單高效，生產過程水可得到重復利用，符合環保理念。通過使用無水甲酸溶解尼龍，加入碳酸氫鈉溶液進行發泡得到具有三維孔洞結構并且性能優異的多孔材料。制備的尼龍多孔材料具有低密度、高孔隙率、低導熱率、高比表面積等特性。相對于氣凝膠等多孔材料，該多孔材料制備方法簡單可實現低成本大規模生產。可用于保溫、隔熱、處理海洋石油污染、催化劑載體、吸音減震緩沖材料等各個領域，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明主要涉及多孔材料制備領域，是一種環保高效低成本可大規模制備，并可用于吸音減震、隔熱保溫、化學催化、物理吸附等領域的尼龍多孔材料的制備方法。

背景技術

多孔材料由于其低表觀密度、孔隙率高、導熱率低、比表面積大等特性，被廣泛應用于抗震、吸音、物理吸附分離、隔熱保溫、藥物緩釋、化學催化、環境保護等領域，并受到工業和科研工作者的持續關注。

商業領域常用的多孔材料的種類有很多。其中基于聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯等高聚物發泡材料被廣泛用于制作各種多孔制品，應用在包裝、建筑、汽車輕量化等領域。這類發泡材料通常具有三維孔洞的骨架結構，多孔材料還包括具有二維纖維孔隙結構的非織造材料。非織造材料由于其疏松多孔和較多纖維界面的特點，可應用在過濾、家居裝飾、醫療衛生等領域。地毯即為生活中最常見的非織造材料之一，由于其特殊的多孔纖維網結構，除裝飾外還具有抗震、吸音、隔熱等功能。

隨著研究的深入，多孔材料的制備已經取得了很大進步，種類和性能都在不斷豐富和改善。目前前沿科研重點集中在氣凝膠、功能多孔陶瓷等領域。由于氣凝膠特有的納米多孔、三維網絡結構使氣凝膠在力學、聲學、熱學等諸方面均顯示其獨特性質。包括高孔隙率、低密度、吸音、低熱導率、低介電常數等獨特的性能。可以廣泛應用于航空航天、汽車、建筑等領域。多孔陶瓷則具有耐熱、機械性能高、硬度高、可以加工成形、成本低等優點，在能源、環保、化工等方面具有廣泛的應用前景。

上述所述多孔材料在實際生產和應用中仍或多或少存在缺陷，例如聚苯丙烯發泡材料耐熱性差，多孔陶瓷則質脆且不抗震；氣凝膠等前沿多孔材料生產工藝復雜，生產成本較高，不易形成產業化。所以科研人員不斷探究新的多孔材料的制備方法，以簡化生產工藝、降低成本，提高產品性能為目標。

本專利將采用一種新的方案制備尼龍多孔材料，可以實現尼龍多孔材料的大規模制備。在制備過程中廢水可重復利用且無有毒物質生成，具有經濟環保的特點。

發明內容

針對現有產品的不足，本發明擬解決的技術問題是制備一種制作方法簡單、高效、可循環、環保、性能優異的尼龍多孔材料。

為了實現本發明的目的，發明人通過大量的實驗研究與不斷探索，最終獲得如下技術方案：

多孔材料的制備方法有以下步驟：

(1)按一定質量比例分別稱量尼龍、無水甲酸后混合，常溫下用磁力或機械攪拌器攪拌3-4小時至完全溶解。

(2)將一定質量的碳酸氫鈉或碳酸鈉與水混合，配成質量濃度為2％-8％的溶液。

(4)取尼龍/甲酸溶液放入模具中，注入NaHCO₃或NaCO₃水溶液，產生大量CO₂形成多孔材料，反應完全后取出多孔材料。

(5)用水洗凈后放入烘箱，在40-70℃度條件下干燥6-8h。

所述的尼龍是尼龍6、尼龍66或其它種類的尼龍。

所述的甲酸為無水甲酸。

所述的碳酸氫鈉和碳酸鈉為固體粉末。

所述水為自來水。

本發明的優點在于：