[發(fā)明專利]一種輕質(zhì)有機(jī)復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110314557.2
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113061284B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡友根;韋劍鴻;許亞東;林志強(qiáng);趙濤;孫蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: C08J9/32
• 分類號: C08J9/32;C08L83/04;C08L83/05;C08L83/07;C08L63/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 范盈;李玉娜

本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)有機(jī)復(fù)合材料及其制備方法，具體公開了一種基于熱膨脹微球的有機(jī)復(fù)合材料，所述有機(jī)復(fù)合材料中包括由熱膨脹微球的球壁相互連接形成的連續(xù)相骨架，以及在熱膨脹微球外部間隙中填充的有機(jī)材料；所述的有機(jī)材料選自低粘度流體、彈性體以及熱固性聚合物材料。所述基于熱膨脹微球的有機(jī)復(fù)合材料通過以下方法獲得：將熱膨脹微球與低粘度流體、彈性體以及熱固性聚合物材料，或與形成低粘度流體、彈性體以及熱固性聚合物材料的前驅(qū)體進(jìn)行混合，得到半固體或液體的混料；將混料注入密閉容器中，并加熱使熱膨脹微球膨脹且熱膨脹微球的球壁連接形成連續(xù)相骨架。上述材料具有一定壓縮性能，輕質(zhì)、性能優(yōu)良、用途廣泛且制備方法簡便易行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于熱膨脹微球的輕質(zhì)聚合物復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

熱膨脹微球是一種由熱塑性聚合物外殼和包裹的液態(tài)烷烴氣體組成的聚合物微球。當(dāng)加熱熱膨脹微球時，微球內(nèi)部的液態(tài)烷烴氣體汽化或分解使得內(nèi)部壓力增大，同時熱塑性聚合物外殼受熱軟化，使得微球受熱膨脹，直徑增大到原來的幾倍，體積可增大十倍乃至百倍。當(dāng)溫度冷卻后，膨脹微球外殼再次變硬，體積固定下來。這即是熱膨脹微球的發(fā)泡原理。

基于熱膨脹微球的發(fā)泡原理，CN 110964376 A利用少量膨脹微球作為發(fā)泡劑，公開了一種水性發(fā)泡油墨及其制備方法和應(yīng)用。包建軍等人(Materials Letters 194(2017)234–237)利用1～3wt％含量的熱膨脹微球作為發(fā)泡劑成功制備出一種輕質(zhì)環(huán)氧泡沫的吸音塑料。目前大部分關(guān)于熱膨脹微球成型的報(bào)道，大多集中在微球填充量小、只作為發(fā)泡劑不做復(fù)合材料基體，即很少有以熱膨脹微球?yàn)榛w的聚合物復(fù)合材料研究的報(bào)道，并且基于熱膨脹微球的輕質(zhì)聚合物復(fù)合材料組分組成簡單、工藝路線簡化的研究也較少。

在現(xiàn)有技術(shù)中，硅基低粘度流體材料、粘彈性聚合物材料具有廣泛的用途，但是受限于其密度高以及力學(xué)強(qiáng)度弱無法形成塊材等問題，限制了其一部分的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于熱膨脹微球的輕質(zhì)有機(jī)復(fù)合材料及其制備方法，目的在于使所述輕質(zhì)聚合物復(fù)合材料能夠以熱膨脹微球的球壁作為復(fù)合材料基體，并滿足低粘度流體、彈性體至熱固性材料等不同粘彈性性質(zhì)的聚合物或聚合物前驅(qū)體的復(fù)合，聚合物或聚合物前驅(qū)體在所述材料內(nèi)部發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成連續(xù)相，而低粘度流體、彈性體至熱固性材料等不同粘彈性性質(zhì)的聚合物在熱膨脹微球外側(cè)空隙中。所述復(fù)合材料性能優(yōu)良、組分組成簡單、并具有一定的壓縮性能。工藝簡易。為使本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將詳細(xì)描述此發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，提供了一種基于熱膨脹微球的有機(jī)復(fù)合材料，所述有機(jī)復(fù)合材料中包括由熱膨脹微球的球壁相互連接形成的連續(xù)相骨架，以及在熱膨脹微球外部間隙中填充的有機(jī)材料；所述的有機(jī)材料選自低粘度流體、彈性體以及熱固性聚合物材料。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，低粘度流體選自硅油、脂肪烴、脂肪酸、脂肪醇。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，彈性體選自熱塑性聚氨酯彈性體橡膠(TPU)、有機(jī)硅凝膠、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、熱塑性硫化橡膠(TPV)、熱塑性聚酰胺彈性體(TPA)、熱塑性共聚酯彈性體(TPC)、苯乙烯類熱塑性彈性體(TPS)、熱塑性聚烯烴彈性體(TPO)。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，熱固性材料選自酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述基于熱膨脹微球的有機(jī)復(fù)合材料通過以下方法獲得：將熱膨脹微球與低粘度流體、彈性體以及熱固性聚合物材料，或與形成低粘度流體、彈性體以及熱固性聚合物材料的前驅(qū)體進(jìn)行混合，得到半固體或液體的混料；將混料注入密閉容器中，并加熱使熱膨脹微球膨脹且熱膨脹微球的球壁連接形成連續(xù)相骨架。