[發(fā)明專利]一種超臨界CO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710901258.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107674406B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘明強(qiáng);趙正平;費(fèi)本華;張波;陳秀芳;楊晉濤;陳楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué);國(guó)際竹藤中心
• 主分類號(hào): C08L75/04
• 分類號(hào): C08L75/04;C08K7/24;C08K5/5435;C08K5/544;C08J9/12
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發(fā)明公開(kāi)了一種超臨界CO₂發(fā)泡材料用生物基多孔碳材料。它按重量份數(shù)計(jì)，包括50~100份熱塑性聚氨酯TPU，1~10份生物基多孔碳，0.1~2份偶聯(lián)劑，0.1~2份抗氧劑。本發(fā)明涉及的生物基多孔碳材料取用天然竹子或竹筍為原料，制備工藝簡(jiǎn)單，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，生物基多孔碳能夠均勻分散在TPU基體中，體現(xiàn)出良好的分散形態(tài)和界面相容性。對(duì)發(fā)泡纖維復(fù)合材料的斷面進(jìn)行SEM的掃描，結(jié)果表明多孔碳的引入能夠大大增加細(xì)纖維（200μm）的可發(fā)性，發(fā)泡范圍顯著增大；隨著纖維直徑的增加，對(duì)于直徑500μm的纖維，多孔碳的引入有效地降低泡孔尺寸，提高泡孔密度，制備的熱塑性彈性體/生物基多孔碳發(fā)泡材料具有高的使用價(jià)值和應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體是超臨界CO2發(fā)泡材料用生物基多孔碳材料及其在超臨界CO₂發(fā)泡材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚合物發(fā)泡材料因質(zhì)輕、成本低、回彈性和緩沖性能好的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到汽車、航空、包裝和建筑等領(lǐng)域。現(xiàn)如今的發(fā)泡方法種類繁多，如擠出發(fā)泡，注塑發(fā)泡，間歇發(fā)泡等。聚合物發(fā)泡材料主要是在不損害其自身性質(zhì)的前提下降低材料本體密度，降低成本。與非泡沫塑料相比，其密度可比未發(fā)泡材料低5%~95%，沖擊強(qiáng)度比未發(fā)泡材料高5倍以上，比剛度（剛度/質(zhì)量比）比未發(fā)泡材料高3~5倍，但仍保持很好的機(jī)械性能，聚合物泡沫材料已經(jīng)在汽車，航空，包裝和建筑工業(yè)等中得到了應(yīng)用。此外，與相同密度的大孔泡沫相比，微孔泡沫材料由于其較小的泡孔尺寸和泡孔尺寸的均勻性而提供特別的機(jī)械性能，在許多工程領(lǐng)域可直接替代傳統(tǒng)聚合物材料及金屬和無(wú)機(jī)材料。

典型的聚合物發(fā)泡體系由聚合物(或聚合物單體)，發(fā)泡劑，成核劑和其他必要的添加劑(阻燃劑，表面活性劑，催化劑等)，一般來(lái)說(shuō)發(fā)泡劑分為兩種類型：物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑?；瘜W(xué)發(fā)泡劑通常是反應(yīng)性物質(zhì)通過(guò)一定的化學(xué)反應(yīng)或熱分解產(chǎn)生氣體；物理發(fā)泡劑通常為揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)（碳?xì)浠衔?醇），惰性氣體(二氧化碳、氮?dú)?、氬氣、?。其中，二氧化碳是環(huán)保性能最好的選擇，并且氣體的運(yùn)動(dòng)能力好、擴(kuò)散性強(qiáng)，因此超臨界二氧化碳發(fā)泡的方法得到研究者們的廣泛關(guān)注。

聚氨酯熱塑性彈性體TPU突出的特點(diǎn)是硬度大、強(qiáng)度高、彈性好、耐低溫，有良好的耐油、耐化學(xué)藥品和耐環(huán)境性能，可廣泛應(yīng)用到黏合劑、聚合物成型、汽車、電子器件、體育用品和玩具等。TPU即使在低溫下的高柔性，良好的磨損行為和低壓縮永久變形，這導(dǎo)致TPU在汽車、化學(xué)和醫(yī)療工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。因此，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者或者公司對(duì)TPU發(fā)泡材料的研究有著濃厚的興趣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種超臨界CO₂發(fā)泡材料用生物基多孔碳材料，生物質(zhì)多孔碳材料取用天然竹子或竹筍為原料，制備工藝簡(jiǎn)單，可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，制備得到的發(fā)泡復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和泡孔結(jié)構(gòu)。

所述的一種超臨界CO₂發(fā)泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于按重量份數(shù)計(jì)，包括50~100份熱塑性聚氨酯TPU、0.1~10份生物基多孔碳、0.1~2份偶聯(lián)劑、0.1~2份抗氧劑。

所述的一種超臨界CO₂發(fā)泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于按重量份數(shù)計(jì)，包括60~90份熱塑性聚氨酯TPU、2~9份生物基多孔碳、0.3~1.8份偶聯(lián)劑、0.3~1.8份抗氧劑。

所述的一種超臨界CO₂發(fā)泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于按重量份數(shù)計(jì)，包括70~80份熱塑性聚氨酯TPU、3~6份生物基多孔碳、0.5~1.5份偶聯(lián)劑、0.5~1.5份抗氧劑。

所述的一種超臨界CO₂發(fā)泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于熱塑性聚氨酯TPU的分子量為1000～6000。