[發明專利]一種具有珊瑚礁狀結構的聚碳酸酯微孔泡沫及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010032076.8
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111138707B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張水洞;朱靜漪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08L69/00;C08L95/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

本發明公開一種具有珊瑚礁狀結構的聚碳酸酯微孔泡沫及其制備方法和應用。本發明制備方法包括以下步驟：將聚碳酸酯與不同種類的微孔有機聚合物以一定的比例混煉并模壓得到微孔有機聚合物/聚碳酸酯復合片材。優化微孔有機聚合物材料的種類和添加量獲得相界面結合良好的微孔有機聚合物/PC復合材料片材，將該片材與超臨界CO₂充分混合后發泡，優化調控發泡參數，得到具有珊瑚礁狀結構和優異力學性能的聚碳酸酯微孔泡沫，其壓縮強度達到了23.2MPa，是純PC微孔泡沫的2.3倍，缺口沖擊強度達到了純PC微孔泡沫的3倍。加工過程簡單易行，綠色環保，制備得到了泡孔尺寸小、泡孔密度高、結構規整的高性能微孔發泡材料。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，特別涉及一種具有珊瑚礁狀結構的聚碳酸酯微孔泡沫及其制備方法和應用。

背景技術

聚碳酸酯(PC)作為一種無毒、高透明的熱塑性工程塑料，已被廣泛應用于電子電器、汽車制造、航空航天等領域。然而，在有缺口存在時，PC的沖擊性能不理想，制約了它的大規模使用。眾所周知，利用微小泡孔鈍化裂紋尖端、減緩材料內部的應力集中，可以改善材料的沖擊性能。因此，以超臨界CO₂為物理發泡劑，將微孔結構引入到PC中，可以在降低材料重量和成本的同時，提高沖擊強度并降低導熱系數和介電常數，拓寬其應用領域。

通過改變發泡方式(如高壓釜間歇發泡、擠出發泡等)或調節發泡工藝參數(如壓力、溫度、時間等)可以調控PC微孔泡沫的結構，進而調控PC泡沫材料的性能。Kumar等(Journal of Engineering for Industry，1994，116：413-420)利用CO₂在PC中的高溶解度，通過改變高壓釜間歇發泡過程中的飽和壓力、發泡溫度、發泡時間等參數，制備出了具有不同密度(0.11-1.21g/cm³)的PC微孔泡沫。Zhang等(Journal of Cellular Plastics,2014,50:55-79；Journal of Cellular Plastics,2015,51:307-327)通過二次降壓制備得到了具有雙峰分布的PC微孔材料，獲得了比同密度單峰泡孔泡沫更好的壓縮性能和動態力學性能。

共混或制備復合材料是改善PC微孔泡沫結構和性能的常用方法。Gong等(PolymerEngineeringScience,2015,55(2):375-385)通過界面改性制備了具有開孔纖維狀結構的PET/PC泡沫，其泡孔密度高達7×10¹¹/cm³，泡孔尺寸低于2μm。Mitsunaga等(Macromolecular Materials and Engineering,2003,288)制備了PC/粘土微孔泡沫，分散的粘土顆粒作為泡孔形成的成核點，使得該泡沫具有比純PC泡沫更高的泡孔密度和更小的泡孔尺寸。

中國專利CN107674233A利用浸潤裝置和保壓裝置，控制卸壓速率得到了聚碳酸酯微孔發泡材料，但此過程涉及兩個裝置，過程比較復雜。中國專利CN105524296A利用超臨界CO₂升溫發泡制備得到泡孔密度均勻的微孔聚碳酸酯。中國專利CN103240884A使用超臨界CO₂間歇發泡方法，通過二次降壓制備得到了具有雙峰分布的PC微孔材料。這些專利中，均未報道具有高性能的PC微孔泡沫，尤其是兼具高沖擊和高壓縮強度的PC微孔泡沫材料的制備新方法。目前高新技術領域對泡沫的綜合性能要求不斷提高，復合的相形態的調控技術也層出不窮，但對通過構造新型泡孔結構，如利用具有高比表面積的微孔有機聚合物材料與PC共混，形成具有良好相界面的共混物，再進一步借助超臨界流體進行物理發泡，構筑高吸波的珊瑚礁狀結構，從而提高PC微孔泡沫塑料性能的研究和專利均未見報道，因此通過這種思路改善泡孔結構，以獲得高力學性能的PC微孔泡沫，將滿足工業上不斷增加的各種需求。

發明內容

為了克服現有聚碳酸微孔泡沫力學性能，尤其是沖擊強度較低的缺陷，本發明主要目的在于提供一種具有珊瑚礁狀結構的聚碳酸酯微孔泡沫。