[發(fā)明專利]一種非極性聚合物負(fù)泊松比泡沫材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910055943.7
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN109776961B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐濤;李明罡;樊東蕾;劉子琪;邱健
• 申請(qǐng)（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(hào): C08L23/12
• 分類號(hào): C08L23/12;C08L23/06;C08L23/08;C08L53/02;C08L9/00;C08L23/16;C08K3/16;C08K5/098;C08K3/34;C08K5/20;C08J9/12;C08J9/14
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 22214
• 代理人: 王瑩

本發(fā)明涉及一種非極性聚合物負(fù)泊松比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。該方法解決了現(xiàn)有技術(shù)中負(fù)泊松比聚合物泡沫材料的制備方法制備過程繁瑣、制備效率低、對(duì)聚合物有限制、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，先將非極性聚合物與親水物復(fù)合成型制備成復(fù)合材料，然后將復(fù)合材料置于發(fā)泡設(shè)備內(nèi)，引入物理發(fā)泡劑和水，在80～180℃的飽和溫度以及3～25MPa的飽和壓力下，飽和時(shí)間0.5h以上，再快速泄壓，得到非極性聚合物負(fù)泊松比泡沫材料。該方法能夠一步法將復(fù)合材料制備成負(fù)泊松比泡沫材料，制備工藝簡單，制備效率高，安全性高，綠色環(huán)保，能夠制備大尺寸負(fù)泊松比泡沫材料，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，具體涉及一種非極性聚合物負(fù)泊松比泡沫材料及其制備方法。

背景技術(shù)

泊松比(ν)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：拉伸實(shí)驗(yàn)中材料橫向收縮應(yīng)變(ε_x)與縱向伸長應(yīng)變(ε_y)的比值，它是一個(gè)反應(yīng)材料性質(zhì)的重要參數(shù)。用公式表示如下：

ν＝-ε_x/ε_y

大多數(shù)材料的泊松比為正值，比如橡膠材料，它們?cè)谑艿嚼鞎r(shí)發(fā)生橫向收縮，而受到壓縮時(shí)發(fā)生橫向膨脹。然而，也存在有少數(shù)的負(fù)泊松比材料，也稱為拉脹材料(auxeticmaterials)。天然的負(fù)泊松比材料有黃鐵礦、貓的皮膚等。人工制造的負(fù)泊松比材料有聚氨酯(PU)泡沫、聚乙烯(PE)泡沫等。負(fù)泊松比材料具有典型的負(fù)泊松比效應(yīng)，在受到拉伸時(shí)發(fā)生橫向膨脹，在受到壓縮時(shí)發(fā)生橫向收縮。由于這種獨(dú)特的性質(zhì)，使這類材料具有壓痕阻力大、剪切模量高、屈服強(qiáng)度高、回彈韌性好、抗缺口性能好、斷裂韌性大等優(yōu)異的性能，故而在聲障、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(jī)中催化劑轉(zhuǎn)化器的載體材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

負(fù)泊松比聚合物泡沫材料是以聚合物為基體，通過不同的制備方法使其成為具有負(fù)泊松比效應(yīng)的泡沫材料。現(xiàn)有技術(shù)中，制備負(fù)泊松比聚合物泡沫材料最常用的方法為三軸壓縮法，如專利WO2010049511公開了一種負(fù)泊松比泡沫材料的制備方法，該方法使用三軸壓縮的同時(shí)以丙酮作為處理溶劑，制備了具有更規(guī)整的泡孔結(jié)構(gòu)的負(fù)泊松比泡沫材料；但該方法中大量揮發(fā)性有機(jī)溶劑的使用帶來了環(huán)境污染和產(chǎn)品安全隱患，溶劑去除和干燥過程大大增加了加工復(fù)雜性和加工時(shí)間，獲得的泡沫材料具有典型的應(yīng)變依賴型泊松比。此外，現(xiàn)有技術(shù)中制備負(fù)泊松比聚合物泡沫材料的方法還有真空-加熱法、高壓-加熱法以及蒸汽滲透冷凝法等。如Martz等在高壓或真空條件下，實(shí)現(xiàn)了從常規(guī)的聚乙烯閉孔泡沫到負(fù)泊松比泡沫的轉(zhuǎn)變，該方法雖然工藝相對(duì)簡單，但制備的泡沫材料只能在小變形(32％應(yīng)變)下獲得負(fù)泊松比。Fan等采用蒸汽滲透冷凝法在常壓下制備了閉孔聚乙烯負(fù)泊松比泡沫，該方法全程在常壓下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備要求低，制備工藝簡單，且由于采用水蒸汽輔助完成制備，因此安全性高，綠色環(huán)保，可制備尺寸較大的負(fù)泊松比聚合物泡沫材料，適合大規(guī)模生產(chǎn)；但該方法受到聚合物種類、熔點(diǎn)及軟化點(diǎn)等的限制。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種非極性聚合物負(fù)泊松比泡沫材料及其制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中負(fù)泊松比聚合物泡沫材料的制備方法制備過程繁瑣、制備效率低、對(duì)聚合物有限制、不利于大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案如下。

非極性聚合物負(fù)泊松比泡沫材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將非極性聚合物與親水物復(fù)合，成型，得到親水物占0.2wt％～40wt％的復(fù)合材料；

步驟二、將步驟一得到的復(fù)合材料置于發(fā)泡設(shè)備內(nèi)，引入物理發(fā)泡劑和水，在80～180℃的飽和溫度以及3～25MPa的飽和壓力下，飽和時(shí)間0.5h以上，快速泄壓，得到非極性聚合物負(fù)泊松比泡沫材料。