CN103849096A - 一种高强度开孔型微孔塑料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度开孔型微孔塑料及其制备方法与应用。所述制备方法包括以下步骤：将14～20wt%的乙烯基单体、0.3～1.0wt%的氧化-还原引发剂、45～65wt%的有机聚合物固体粉末、0.1～0.8wt%的乳化剂和20～40wt%的水于1～15℃快速混合均匀，然后快速加入模具中固化，得到所述高强度开孔型微孔塑料。本发明高强度开孔型微孔塑料的屈服抗压强度>26MPa，弯曲强度>13MPa，吸水率>20%；具有显著的透气透水性，并可多次重复使用。本发明制备方法工艺简便，可在室温下或稍加热就能快速固化成型，易工业化生产，可用作过滤材料，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于微孔塑料领域，具体涉及一种高强度开孔型微孔塑料及其制备方法与应用。
背景技术
微孔塑料是一种以塑料为基本部分、内部含有大量气泡空隙的多孔塑料制品。微孔塑料分为开孔型微孔塑料和闭孔型微孔塑料。过去，人们对微孔塑料的研究绝大多数是围绕着闭孔型微孔塑料进行的，与不发泡塑料相比，闭孔微孔塑料的冲击强度、韧性、疲劳寿命和强度质量比等力学物理性能有很大程度的提高，可作为结构材料使用，在建筑、航空和汽车等行业具有广阔的应用前景。
开孔型微孔塑料是指具有无数个孔径为0.01～50μm的微孔，且孔与孔之间相互连通的塑料制品。开孔微孔塑料的特点是材料中的泡孔结构是开放的,能形成复杂的通道,让小分子气体或流体通过材料流动。开孔微孔塑料可作分离富集材料、催化剂载体、药物缓释材料、过滤板材或元件、密封件、透水管、保温隔热件等，具有优异的吸收和穿透性能，还具有质轻、机械强度高、耐冲击性好的特性，可以用成型模具批量生产并且能够随意获得想要的形状，加工也很容易，可进行切削、车削等机械加工及弯曲、择接热加工，可多次重复使用，耐疲劳，可广泛应用于环保、化工、生物医学、水处理、建筑、交通运输、包装、家电、医疗器械、电池等领域。
目前，制备开孔型微孔塑料制品的工业化方法主要有相分离法、物理发泡连续挤出法、化学发泡法、热成型法、溶出法、拉伸法、射线照射法、烧结法。相分离法是利用相分离和溶剂冻析过程中单向冷却或严格的溶液脱气，产生均匀泡沫来制备开孔型微孔塑料制品。物理发泡连续挤出法是用气体或超临界流体作为发泡剂，强制溶于聚合物熔体中，并利用热力学不稳定性，使发泡剂挥发形成微孔。化学发泡成型法是在塑料成型过程中，利用化学发泡法在塑料熔体中产生气体，形成微孔，同时定型为微孔制品的方法，包括了化学发泡模压、注射、挤出、压延、浇铸等具体成型方法。热成型法是一种把泡孔成核和增长与成型分段进行的方法，可实现控制热塑性微孔材料的几何形状和微孔结构。溶出法是将一定量的致孔剂与高分子物混合成型，然后在一定条件下使制品中的致孔剂逐渐被溶剂溶出，制品的内部和表面即可形成连通的气相微孔，所制备的材料孔径在0.1nm-10μm。拉伸法是对半结晶聚合物进行控制拉伸，结晶区域之间的无定型相由于变形而产生空隙，几何尺寸在20nm-50nm之间，通过控制拉伸的程度可以控制微孔的尺寸。射线照射法是首先利用核反应堆产生的带电粒子照射薄膜基材，带电粒子则可穿透薄膜留下痕迹，照射后的薄膜在化学试剂中腐蚀，微孔被进一步扩大得到所要求孔径的开孔型超微膜，这种方法得到的超微膜孔径范围在0.1-8.0μm。烧结法是将粉末状树脂首先预压为一定形状的型坯，然后在加热的情况下，粒子接触表面的熔解而成型为开孔型多孔体；也有利用高分子粒子表面上官能团的化学反应和粒子之间的熔解两种作用来制作开孔型微孔材料。
以上制备开孔型微孔塑料制品的方法存在以下缺陷：（1）塑料力学强度低。溶出法、拉伸法、射线照射法制备的开孔型微孔塑料主要是软质薄型产品，制备硬质或厚壁制品或模具时，这些制备方法远达不到要求。相分离法、物理发泡连续挤出法、化学发泡法、热成型法是通过气体作用而形成孔结构，气体的膨胀性控制限制了材料的力学强度。（2）工艺复杂，流程长。（3）微孔直径和开孔率难以控制。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高强度开孔型微孔塑料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法得到的高强度开孔型微孔塑料。
本发明的再一目的在于提供上述制备方法得到的高强度开孔型微孔塑料的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种高强度开孔型微孔塑料的制备方法，包括如下步骤：将以下组分于1～15℃下3分钟内混合均匀得到混合液，然后将混合液3分钟内加入模具中固化，得到所述高强度开孔型微孔塑料；
其中，以上各组份共计100wt%。
优选的，所述固化过程是指在5～50℃固化；或者是先在5～15℃预固化0.5～3h，再于30～50℃固化。
优选的，所述乙烯基单体为甲基丙烯酸甲酯；或者为甲基丙烯酸甲酯，与苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸二缩乙二醇酯、丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸聚丙二醇酯和丙烯酸聚丙二醇酯中的至少一种的混合。
更优选的，所述乙烯基单体中甲基丙烯酸甲酯的质量百分比不少于30%。
优选的，所述氧化-还原引发剂中的氧化剂为自由基型过氧化物，还原剂为叔胺类还原剂；
所述氧化剂为过氧化二-(3,5,5-三甲基己酰)（TMHP）、过氧化二月桂酰（LPO）、过氧化氢异丙苯（CHP）、过氧化苯甲酸叔丁酯（TBHP）、过氧化苯甲酸叔戊酯（TAPB）、过氧化二碳酸二(2-苯氧乙基)酯（BPPD）、过氧化二碳酸双(2-乙基己酯)（EHP）、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己酯)（BCHPC）和过氧化二碳酸双十四酯（MYPC）中的至少一种；
所述还原剂为N,N-二甲基苯胺（DMA）、N,N-二甲基对甲苯胺（DMT）、N,N-二(2-羟丙基)对甲苯胺（DHPT）、N,N-二(2-羟乙基)对甲苯胺（DHET）和N-乙基哌啶（NEP）中的至少一种；
所述氧化-还原引发剂中氧化剂与还原剂的重量比为100:5～50。
优选的，所述有机聚合物固体粉末为丙烯酸酯类固体均聚物或丙烯酸酯类固体共聚物；或者为丙烯酸酯类固体均聚物和丙烯酸酯类固体共聚物中的一种，与聚碳酸酯（PC）、聚酯PET、聚酯PBT、聚甲醛（POM）和苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN）中的至少一种的混合。
更优选的，所述有机聚合物固体粉末中丙烯酸酯类固体均聚物或丙烯酸酯类固体共聚物重量百分比不少于70%；所述有机聚合物固体粉末的粒径为18～500目（1000～20μm）。
优选的，所述乳化剂为吐温T-20、吐温T-40、吐温T-60、斯盘S-20、斯盘S-40、斯盘S-60和聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚中的至少一种。
上述制备方法得到的高强度开孔型微孔塑料。
所述的高强度开孔型微孔塑料的屈服抗压强度>26MPa，弯曲强度>13MPa，吸水率>20%；具有显著的透气透水性，还可进一步用压缩空气或水进行压力通孔处理，压强为0.2～2MPa。
上述制备方法得到的高强度开孔型微孔塑料在环保、化工、生物医学、水处理、建筑、交通运输、包装、家电、医疗器械或电池领域中的应用。
本发明的机理为：固体树脂与乙烯基单体相容性好形成油相树脂，水相微滴不单单以简单孤立的球状微滴态存在，由于表面活性剂的作用，部分水相包围在填料颗粒周围，填料既分散于油相树脂中，而且部分进入水相微滴中，形成了复杂的多相体系。当加入引发剂和促进剂后，经过短暂的诱导期，体系即开始交联固化，在交联聚合开始时，体系的粘度开始增长，单体发生聚合而在微观液滴周围收缩，以微滴状孤立存在于树脂相的水滴逐渐靠近，以致接触或聚结而粗化在该体系中，最终树脂中的水滴与水滴之间、以及与填料周围的水相之间，互相连通，从而在固化后的材料中形成连通孔结构。因此这种材料具有吸水性和透水性，可作为过滤材料。实验结果表明本发明的微孔塑料具有开孔结构，在压力下均能透气透水，并且在常压下吸水率（30分钟）高达20%以上。
本发明的微孔材料是以稳定有序的微观乳滴为模板。乳液模板法能通过改变相应模板的种类、形状和大小，可精确控制孔及通道直径的大小和分布。微孔材料孔隙的大小、形状和分布取决于模板。乙烯基单体在自由基氧化-还原引发体系中于室温下逐渐引发反应而交联固化，形成很高强度的聚合物多孔塑料。本发明的实质是通过液相成孔法制备孔隙结构，在聚合物成型过程中液相成孔体系对材料没有破坏作用，固化后的微孔塑料具有很高的强度和韧性，屈服抗压强度26MPa以上，破坏强度32MPa以上，弯曲强度13MPa以上。
此外，本发明在低温下配制、在5～50℃下逐步成型，减少了单体的挥发，同时聚合过程中的适度热膨胀部分抵消了聚合的收缩现象。实验表明，本发明制备的微孔塑料的收缩率在0.2%以下，多次重复使用后仍能保持微孔塑料的透气透水性和强度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
（1）本发明制备方法简便快捷，可在5～50℃固化，成型快，收缩小。易工业化生产；既能控制开孔型微孔塑料制品的孔径大小和开孔率，又能保证微孔塑料制品的力学强度、韧性和耐疲劳性。
（2）本发明制得的微孔塑料透气透水性好，开孔率高、吸水率大。
（3）本发明制得的微孔塑料强度高，韧性好，可多次重复使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例中：抗压强度是制成40mm*40mm*160mm的长方体试块后切割成40mm*40mm*40mm的方块后参照国家标准GB/T17671-1999进行测试，弯曲强度是做成118mm*15mm*10mm的长方体模块后按照GB/T9341-2008进行测试；
吸水率是指在干净的塑料杯中倒入100g的混合液固化1天后的模块，经过60℃恒温干燥至恒重后，冷却并在15℃下完全浸泡于水中2分钟、30分钟后测得的重量增加值分别与原来微孔塑料干燥恒重的重量百分比；
透气透水性情况检验是在固化后的微孔塑料试块中心挖个直径和深度相同的小洞，然后用空气压缩机分别用0.2MPa、0.5MPa、1.0MPa、2.0MPa的压力进行压缩空气或加压水的管道插入洞中作透气透水检验，观察微孔塑料试块表面浸泡在水中试验时试块周围表面不断冒水冒泡，并且冒水冒泡均匀且面积大表示透气透水性好。
实施例1
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在5℃的低温环境中将7g苯乙烯、133g甲基丙烯酸甲酯、600g甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯共聚物PMMA-BMA（18～200目）、50g聚碳酸酯PC（100～200目）、5.0g吐温T-20、4.7g过氧化二-(3,5,5-三甲基己酰)（TMHP）、0.3g的N,N-二甲基苯胺（DMA）和200g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温5℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品1。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例2
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在5℃的低温环境中将7g苯乙烯、133g甲基丙烯酸甲酯、600g甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸异丁酯共聚物PMMA-IBMA（18～200目）、50g聚碳酸酯PC（100～200目）、5.0g吐温T-20、4.7g过氧化二-(3,5,5-三甲基己酰)（TMHP）、0.3g的N,N-二甲基苯胺（DMA）和200g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温20℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品2。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例3
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在15℃的低温环境中将70g苯乙烯、42g甲基丙烯酸甲酯、28g丙烯酸甲酯、400g聚甲基丙烯酸甲酯固体PMMA（18～500目）、242g PMMA-BMA（18～200目）、6.0g吐温T-60、2.0g斯盘S-20、8.0g过氧化二月桂酰（LPO）、2.0g的DMA和200g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温15℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品3。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例4
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在10℃的低温环境中将70g苯乙烯、42g甲基丙烯酸甲酯、28g丙烯酸甲酯、400g聚甲基丙烯酸甲酯固体PMMA（18～500目）、242g甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸羟乙酯共聚物PMMA-HEMA（18～200目）、6.0g吐温T-60、2.0g斯盘S-20、8.0g过氧化二月桂酰（LPO）、2.0g的DMA和200g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温30℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品4。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例5
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在10℃的低温环境中将20g苯乙烯、60g甲基丙烯酸甲酯、120g甲基丙烯酸乙酯、400g PMMA-BMA（18～100目）、50g聚酯PET（100～300目）、0.5g吐温T-40、4.5g吐温T-60、6.7g过氧化氢异丙苯（CHP）、3.3g的N,N-二(2-羟丙基)对甲苯胺（DHPT）和335g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温30℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品5。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例6
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在5℃的低温环境中将20g苯乙烯、60g甲基丙烯酸甲酯、120g甲基丙烯酸乙酯、400g甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸乙酯共聚物PMMA-EMA（18～100目）、50g聚酯PET（100～300目）、0.5g吐温T-40、4.5g吐温T-60、6.7g过氧化氢异丙苯（CHP）、3.3g的N,N-二(2-羟丙基)对甲苯胺（DHPT）和335g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温5℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品6。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例7
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在15℃的低温环境中将140g甲基丙烯酸甲酯、200g PMMA-BMA（18～200目）、250g PEMA（18～100目）、0.2g乳化剂斯盘S-60、0.8g吐温T-60、8.0g过氧化二月桂酰（LPO）、0.8g N,N-二(2-羟乙基)对甲苯胺（DHET）、0.2g N-乙基哌啶（NEP）和400g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于15℃的环境中0.5小时，再放入30℃的环境下进一步固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品7。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例8
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在10℃的低温环境中将140g甲基丙烯酸甲酯、200g PMMA-BMA（18～200目）、250g PMMA（18～500目）、0.2g乳化剂斯盘S-60、0.8g吐温T-60、8.0g过氧化二月桂酰（LPO）、0.8g N,N-二(2-羟乙基)对甲苯胺（DHET）、0.2g N-乙基哌啶（NEP）和400g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于10℃的环境中0.5小时，再放入40℃的环境下进一步固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品8。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例9
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在5℃的低温环境中将50g苯乙烯、100g甲基丙烯酸甲酯、40g丙烯酸、10g丙烯酸丁酯、215g PMMA（18～500目）、100g聚丙烯酸甲酯PMA（40～80目）、135g聚酯PBT（100～300目）、0.3g吐温T-60、0.7g聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚F127（聚氧乙烯含量70wt%）、9.0g过氧化苯甲酸叔丁酯（TBHP）、1.0gDMA和339g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于5℃的环境中1小时，再放入30℃的环境下进一步固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品9。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例10
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在5℃的低温环境中将50g苯乙烯、100g甲基丙烯酸甲酯、40g丙烯酸、10g丙烯酸丁酯、50g PMMA（18～60目）、265gPMMA(200-500目)、135g聚酯PBT（100～300目）、0.3g吐温T-60、0.7g聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚F127（聚氧乙烯含量70wt%）、9.0g过氧化苯甲酸叔丁酯（TBHP）、1.0g DMA和339g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于10℃的环境中1小时，再放入30℃的环境下进一步固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品10。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例11
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在5℃的低温环境中将120g甲基丙烯酸甲酯、60g甲基丙烯酸羟丙酯、5g甲基丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、100PMMA（18～40目）、400PMMA（200～500目）、35g聚甲醛POM（18～200目）、2g吐温T-60、1g斯盘S-60、2g聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚L64（聚氧乙烯含量40wt%）、9.0g过氧化二碳酸双(2-乙基己酯)（EHP）、0.5g N,N-二甲基对甲苯胺（DMT）、0.5g N-乙基哌啶（NEP）和339g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于5℃的环境中3小时，再放入40℃的环境下进一步固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品11。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例12
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在10℃的低温环境中将120g甲基丙烯酸甲酯、60g甲基丙烯酸羟丙酯、5g甲基丙烯酸、15g丙烯酸丁酯、100PMMA（18～40目）、400PMMA（200～500目）、35g聚甲醛POM（18～200目）、2g吐温T-60、1g斯盘S-60、2g聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚L64（聚氧乙烯含量40wt%）、9.0g过氧化二碳酸双(2-乙基己酯)（EHP）、0.5g N,N-二甲基对甲苯胺（DMT）、0.5g N-乙基哌啶（NEP）和339g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于10℃的环境中3小时，再放入40℃的环境下进一步固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品12。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例13
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在10℃的低温环境中将45g甲基丙烯酸甲酯、45g甲基丙烯酸羟乙酯、45g甲基丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸、5g甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、5g丙烯酸聚丙二醇酯、400g PMMA（100～300目）、52g苯乙烯-丙烯腈共聚物SAN（100～200目）、2g吐温T-20、0.5g斯盘S-20、0.5g聚醚F127、4.7g过氧化二碳酸双十四酯（MYPC）、0.3g DHET和390g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温10℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品13。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例14
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在10℃的低温环境中将45g甲基丙烯酸甲酯、45g甲基丙烯酸羟乙酯、45g甲基丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸、5g甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、5g丙烯酸聚丙二醇酯、400g PMMA（100～300目、52g苯乙烯-丙烯腈共聚物SAN（100～200目）、2g吐温T-20、0.5g斯盘S-20、0.5g聚醚F127、4.7g过氧化二碳酸双十四酯（MYPC）、0.3g DHET和390g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于室温20℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品14。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例15
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在5℃的低温环境中将20g苯乙烯、110g甲基丙烯酸甲酯、10g甲基丙烯酸羟乙酯、10g甲基丙烯酸聚乙二醇酯、10g甲基丙烯酸聚丙二醇酯、590gPMMA（60～500目）、0.7g吐温T-20、0.3g聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚L35（聚氧乙烯含量50wt%）、1.7g过氧化苯甲酸叔丁酯（TBHP）、1g LPO、0.1g DMT、0.2g DHPT和246g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于40℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品15。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
实施例16
一种高强度开孔型微孔塑料的制备，具体步骤如下：
在1℃的低温环境中将20g苯乙烯、110g甲基丙烯酸甲酯、10g甲基丙烯酸羟乙酯、10g甲基丙烯酸聚乙二醇酯、10g甲基丙烯酸聚丙二醇酯、590gPMMA（60～500目）、0.7g吐温T-20、0.3g聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚L35（聚氧乙烯含量50wt%）、1.7g过氧化苯甲酸叔丁酯（TBHP）、1g LPO、0.1g DMT、0.2g DHPT和246g水3分钟内混合均匀得到混合液后，将混合液3分钟内倒入相应的模具中，然后将模具放置于50℃的环境中固化，观察记录固化时间，固化后脱模，得到高强度开孔型微孔塑料样品16。按照相应的测试方法测试样品的抗压强度、弯曲强度和吸水情况及透气透水情况，测试结果列于表1中。
表1各实施例微孔塑料样品的强度、透水透气性及吸水率
表1中实施例7-12的固化时间的前面部分是指低温预固化时间。
由表1可见，本发明实例配制的混合浆料随着固化环境温度的升高，固化显著加快，所需时间越短，从5小时缩短到0.5小时。固化后的微孔塑料不仅具有较高的抗压强度和弯曲强度，并且具有较好的韧性，具有显著的应力屈服现象，屈服抗压强度高达26MPa以上，破坏强度更高达32MPa以上；弯曲强度高达13MPa以上。在相应的条件下配制和固化的浆料在模具（脱模剂少）不易脱模，收缩小，经测试后收缩率均小于0.2%。
此外，本发明制备的微孔塑料具有开孔结构，在压力下均能透气透水，并且在常压下吸水率（30分钟）高达20%以上，并且吸水快慢、孔隙大小可调，2分钟、30分钟常压下吸水率明显不同。
本发明制备的微孔塑料，经多次重复吸水、压力冲洗、再吸水、再压力冲洗后仍能保持微孔塑料原有的透气透水性和相应的强度。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高强度开孔型微孔塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将以下组分于1～15℃下3分钟内混合均匀得到混合液，然后将混合液3分钟内加入模具中固化，得到所述高强度开孔型微孔塑料；
其中，以上各组份共计100wt%。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化过程是指在5～50℃固化；或者是先在5～15℃预固化0.5～3h，再于30～50℃固化。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯基单体为甲基丙烯酸甲酯；或者为甲基丙烯酸甲酯，与苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸二缩乙二醇酯、丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸聚丙二醇酯和丙烯酸聚丙二醇酯中的至少一种的混合。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述乙烯基单体中甲基丙烯酸甲酯的质量百分比不少于30%。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化-还原引发剂中的氧化剂为自由基型过氧化物，还原剂为叔胺类还原剂；
所述氧化剂为过氧化二-(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化二月桂酰、过氧化氢异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化二碳酸二(2-苯氧乙基)酯、过氧化二碳酸双(2-乙基己酯)、过氧化二碳酸双(4-叔丁基环己酯)和过氧化二碳酸双十四酯中的至少一种；
所述还原剂为N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺、N,N-二(2-羟丙基)对甲苯胺、N,N-二(2-羟乙基)对甲苯胺和N-乙基哌啶中的至少一种；
所述氧化-还原引发剂中氧化剂与还原剂的重量比为100:5～50。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机聚合物固体粉末为丙烯酸酯类固体均聚物或丙烯酸酯类固体共聚物；或者为丙烯酸酯类固体均聚物和丙烯酸酯类固体共聚物中的一种，与聚碳酸酯、聚酯PET、聚酯PBT、聚甲醛和苯乙烯-丙烯腈共聚物中的至少一种的混合。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述有机聚合物固体粉末中丙烯酸酯类固体均聚物或丙烯酸酯类固体共聚物重量百分比不少于70%；所述有机聚合物固体粉末的粒径为18～500目。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为吐温T-20、吐温T-40、吐温T-60、斯盘S-20、斯盘S-40、斯盘S-60和聚氧乙烯-聚氧丙烯聚醚中的至少一种。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法得到的高强度开孔型微孔塑料。
10.权利要求1～8任一项所述制备方法得到的高强度开孔型微孔塑料在环保、化工、生物医学、水处理、建筑、交通运输、包装、家电、医疗器械或电池领域中的应用。
Priority Applications (1)
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| CN201410060942.9A CN103849096B (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 一种高强度开孔型微孔塑料及其制备方法与应用 |
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