[發明專利]一種納米孔聚合物泡沫及其制備方法

有效

• 申請號: 201810886000.4
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN108976684B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 王桂龍;史展林;趙國群;柴佳龍;董桂偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C08L33/12
• 分類號: C08L33/12;C08L27/16;C08J9/12;C08J9/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種納米孔聚合物泡沫及其制備方法，屬于聚合物泡沫制備技術領域。本發明利用聚偏二氟乙烯(PVDF)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)相互混溶的性質，在共混物中兩者能夠達到分子尺度的均勻分散，然后通過通入一定壓力的流體，使共混物中均勻分散的PVDF微團被誘導成一定尺度的晶粒，為后續發泡提供了極高濃度的形核質點，極大地提高了泡孔密度；此外，PVDF的混入降低了發泡基體的玻璃化轉變溫度，改善了基體的流變屬性，有效延長了泡孔的長大時間，大幅度提高了聚合物泡沫的發泡倍率。本發明的方法不僅可高效制備大倍率納米孔聚合物泡沫，并可有效調控其泡孔結構，而且本發明的工藝簡單、制備過程綠色無污染、成本低廉。

技術領域

本發明涉及聚合物泡沫制備技術領域，具體涉及一種用流體發泡制備大倍率納米孔聚合物泡沫的方法。

背景技術

納米孔聚合物泡沫被認為是一種潛在的超級隔熱材料，其內部泡孔尺寸為幾十納米到幾百納米，接近氣體分子運動的平均自由程，顯著地減少了聚合物泡沫中氣體分子之間的碰撞導熱，有利于使泡沫整體呈現極佳的隔熱性能。然而，由于納米孔聚合物泡沫的泡孔的尺寸太小，泡孔密度極高，這使得它的制備過程相當困難；現有的納米孔聚合物泡沫發泡倍率也十分有限，致使固體部分導熱偏高，極大地限制了納米孔聚合物泡沫整體隔熱性能的提升。因此，提高納米孔聚合物泡沫的發泡倍率、制備大倍率納米孔聚合物泡沫是實現聚合物泡沫超級隔熱性能的關鍵。

中國專利201210033026.7公開了一種超臨界CO₂發泡制備納米泡孔結構的PET泡沫，該PET泡沫的制備方法利用超臨界二氧化碳在合適的溫度條件下對聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)進行溶脹滲透，使得PET基體中吸附溶解了大量的二氧化碳，二氧化碳進一步誘導PET結晶，迅速升高溫度，PET基體中的二氧化碳過飽和，從而成核發泡，最終得到納米孔經的發泡PET材料。該方法獲得的PET發泡材料發泡倍率為1.1～1.3倍，孔徑為100到500納米，孔密度為10¹²到10¹⁵個/cm³。發泡倍率極低，遠不能滿足超級隔熱性能的要求。

中國專利201080039271.8公開了一種硅氧烷嵌段共聚物納米孔泡沫體、其制備方法以及包含該泡沫體的制品，該制備方法采用聚硅氧烷嵌段共聚物作為制備納米孔聚合物泡沫的發泡基體材料，采用連續法或間歇法制備泡沫，最終制得的泡沫泡孔平均孔徑小于或等于100納米，形核密度約為10¹⁶個/cm³，發泡倍率約為7倍。該方法可通過改變嵌段共聚物中的聚硅氧烷段域密度，進而調控納米孔泡沫體中的成核密度，以制備納米孔泡沫。但該方法的發泡基體硅氧烷嵌段共聚物合成工藝相對復雜，價格也較為昂貴，并且該方法制備的納米孔泡沫倍率相對有限。

中國專利申請200880005244.1公開了一種納米泡孔聚合物泡沫體及其制備方法。該方法期望通過擠出發泡技術制備平均孔徑為10納米到500納米、泡沫密度為原發泡基體材料密度1％～50％的納米孔聚合物泡沫體。該方法實現了納米孔聚合物泡沫的連續生產，但是由于擠出過程中，聚合物發泡基體中發泡劑濃度往往較低，導致最終納米孔聚合物泡沫體中的泡孔密度不高，泡孔平均直徑較大。

中國專利201380048214.X公開了一種納孔熱塑性泡沫和其制造方法，該方法利用苯乙烯聚合物和丙烯酸聚合物的熱塑性聚合物混合物作為發泡基體材料，制備了平均泡孔尺寸等于或小于200納米、孔隙度為70％以上的納米孔聚合物泡沫。但該方法依賴于POSS或羧酸漢森添加劑作為異相形核劑，以提高形核密度，并且形核劑易出現分散不均勻的情況，從而導致納孔聚合物泡沫制備失敗。