CN103910821A

CN103910821A - 一种耐高压透水性多孔材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103910821A
Application number: CN201410097524.7A
Authority: CN
Inventors: 黄月文; 王斌
Original assignee: Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS; Nanxiong Material Production Base of Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS
Current assignee: Zhongke Testing Technology Service (Jiaxing) Co.,Ltd.
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: CN103910821B

Abstract

本发明属于多孔材料领域，公开了一种耐高压透水性多孔材料及其制备方法。所述多孔材料是由乙烯基单体、氧化-还原引发剂、表面活性剂、水以及硅烷表面处理的粉末填料五组分组成；或者由上述的五组分与骨料组成。本发明的多孔材料是将上述五组分所形成的混合浆料或混合浆料与大粒径有机填料混匀后的混合料，注入模具或者注入装有大孔立体网状材料的模具中进行固化成型制备而得。固化成型后的多孔材料具有优异的透气透水性和耐高压性，抗压强度>33MPa，弯曲强度>14MPa，孔隙率（开孔）>20%，并可多次重复使用。本发明制备的多孔材料可应用于制造陶瓷高压注浆成型模具，建材、水过滤净化等领域。

Description

一种耐高压透水性多孔材料及其制备方法

技术领域

本发明属于多孔材料领域，具体涉及一种耐高压透水性材料及其制备方法。

背景技术

在陶瓷行业中，高压注浆（压力可高达4MPa）具有周期短、效率高、坯体质量好、不必修坯、强度高、无须干燥、表面光洁度高、可连续注浆、机械化自动化水平高、生产线占地面积小、操作环境好、环境废弃物少等，不仅能大幅度提高产品质量、档次和提高生产效率，还能大幅度降低劳动力成本、劳动强度和节约劳动场所，减少环境污染，高压注浆已在美国、德国、日本、意大利等发达国家获得了广泛的应用，它们获得了巨大的经济效益和社会效益，用它几乎可以成型所有卫生洁具产品。

多年来我国经济持续高速发展，土地资源、能源供应全面紧张，人口红利已完全消失，劳动力成本大幅上升，劳动者自我保护意识日益加强，企业面临着原材料、能源涨价、经济效益降低、劳动力缺乏和环境保护的压力，高压注浆技术正是国内传统陶瓷企业转型升级的主要方向之一，而高压注浆工艺应用的关键技术之一是具有过滤作用的耐高压透水模具材料的制造和维护。

透水材料是一种开孔型多孔材料，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、电池等领域有着广阔的应用，如陶瓷压力注浆模具、城市建设用透水路面及排水系统、农业灌溉、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、保温隔热件等。

目前，在以环氧树脂为基料制作的微通孔透水材料的陶瓷压力注浆成型模具的机械强度、耐热性、耐化学浸蚀性等性能均较低，抗折强度一般在10MPa以下（见文献中国专利申请号98117513.9“一种树脂模具材料”，200910166349.1“一种耐候性透水材料及其用途”），耐高压性能差。文献（中国专利申请号201210476739.0“一种复合透水材料，及其制造方法和衍生产品”）介绍了以PE、PVC或PP等化工材料为主体材料，以本身具有纳米级微孔的填料、隔离剂和塑化剂为致孔剂形成互联贯通的微孔结构的透水材料的制备方法；文献（中国专利申请号200810045396.6“半熔融挤出成型制备开孔型微孔塑料型材的方法”）通过调节粉末粒径、添加剂和成型工艺条件等来控制获得开孔型微孔塑料制品；文献（中国专利申请号200810120988.X“微孔塑料过滤元件及其制备方法”）则以聚乙烯或聚丙烯或它们的混合物压制法成型微孔塑料，但这些方法开孔率难以控制，韧性低，耐高压交变性能差，难以成型各种外形复杂的模具材料。文献（中国专利申请号201110370935.5“高内相乳液可逆加成断链转移聚合制备多孔材料的方法”、201210233736.4“细乳液模板法制备开孔型亚微米多孔聚合物材料的方法”）介绍了在60℃以上聚合成型制备多孔材料的液相成孔方法，聚合时间长达24～48小时，并且水相重量比例高，制备的多孔材料强度低。文献（中国专利申请号200710039514.8“一种制备开孔聚合物材料的反相乳液模板法”）则以水溶性的过硫酸铵或过硫酸钾为引发剂、以阳离子型表面活性剂为乳化剂，将乙烯基单体在65～75℃聚合反应10～14小时后制备开孔型聚合物材料，水占体系体积的60～98%，所制备的多孔材料强度低、制备周期长。

发明内容

为了克服现有技术中缺点和不足，本发明的目的在于提供一种耐高压透水性多孔材料。

本发明的另一目的在于提供上述耐高压透水性多孔材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种耐高压透水性多孔材料，由乙烯基单体、氧化-还原引发剂、表面活性剂、水以及硅烷表面处理的粉末填料五组分组成；或者由上述的五组分与骨料组成；

所述的五组分按重量百分比计，各组分含量如下：

所述骨料为大粒径有机填料或立体网状材料中的一种以上。

所述的乙烯基单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸乙二醇酯、马来酸二丁二醇酯、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、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种以上。

所述的氧化-还原引发剂为油溶性氧化-还原引发剂，由氧化剂和还原剂两部分组成，其中氧化剂与还原剂的重量比为100:5～50。

所述氧化剂为自由基型过氧化物，所述还原剂为叔胺类或变价金属的羧酸盐。

所述氧化剂为过氧化苯甲酰（BPO）、过氧化二月桂酰（LPO）、过氧化二-(3,5,5-三甲基己酰)（TMHP）、过氧化氢异丙苯（CHP）、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯（TBHP）、过氧化苯甲酸叔戊酯（TAPB）、过氧化二碳酸双(2-苯氧乙基)酯（BPPD）、过氧化二碳酸双十四烷基酯（MYPC）、过氧化甲乙酮和过氧化环己酮中的一种以上。

所述的还原剂为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）、环烷酸钴、异辛酸钴和异辛酸钒中的一种以上。

所述的表面活性剂为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚（聚氧乙烯重量百分含量为40～80%）或吐温。

所述聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚为聚醚L64、聚醚L35、聚醚L45、聚醚L65、聚醚P125、聚醚F127和聚醚F68中的一种以上；所述吐温为吐温T-20、吐温T-40和吐温T-60中的一种以上。

所述的硅烷表面处理的粉末填料为硅烷处理的无机填料、硅烷处理的有机填料或两者的混合物。

所述的硅烷表面处理的粉末填料是采用硅烷对粉末填料进行湿法表面处理制备得到。

所述的硅烷为3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种以上。

所述的粉末填料为无机填料或有机填料。

所述的有机填料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚甲醛POM和聚碳酸酯PC中的一种以上；所述有机粉末填料的平均粒径为10μm～200μm，优选为20μm～100μm。

所述的无机填料为氧化铝、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛、碳酸镁、硅酸镁锂、硅酸镁铝、硼砂、白云石、石膏、重晶石、滑石、高岭土、硅灰石和玻璃粉中的一种以上；所述无机填料的平均粒径为3μm～1000μm，优选为5μm～100μm。

所述的硅烷表面处理的粉末填料为硅烷处理的无机填料与硅烷处理的有机填料的混合物，硅烷处理的无机填料占填料总量的60wt%以上。

所述大粒径有机填料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT和聚碳酸酯PC中的一种以上；所述大粒径有机填料平均粒径为500μm～2000μm；所述大粒径有机填料的用量小于或等于五组分总重量的15%，所述五组分为乙烯基单体、氧化-还原引发剂、表面活性剂、水以及硅烷表面处理的粉末填料。

所述大孔立体网状材料为玻璃纤维网、金属网或有机纤维网；所述大孔立体网状材料的孔径为2mm～4mm。

所述大孔立体网状材料在母模（模具）中按8mm～10mm的间距排列。

所述耐高压透水性多孔材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）室温下，将硅烷表面处理的粉末填料与水混合均匀，形成含水组分；

（2）将乙烯基单体、氧化-还原引发剂、表面活性剂依次加入容器中，室温下搅拌混合均匀，形成含油组分；或将乙烯基单体、氧化-还原引发剂、表面活性剂、大粒径有机填料依次加入容器中，室温下搅拌混合均匀，形成含油组分；

（3）在室温以及搅拌的条件下，向步骤（2）装有含油组分的容器中加入步骤（1）所形成的含水组分，混合均匀，得到混合浆料；

（4）将混合浆料迅速注入模具中进行固化，浇注成型后，脱模，得到耐高压透水性多孔材料；或者将混合浆料迅速注入装有大孔立体网状材料的模具中进行固化，浇注成型后，脱模，得到耐高压透水性多孔材料。

步骤（1）～（3）中所述的室温为5～35℃。

步骤（1）中所述的搅拌速度为200～2000转/分钟，30s≤搅拌时间≤10min。

步骤（2）中所述的搅拌速度为200～2000转/分钟，30s≤搅拌时间≤5min。

步骤（3）中所述的搅拌速度为1000～8000转/分钟，10s≤搅拌时间≤2min。

步骤（4）中所述的固化条件为在5～35℃条件下固化0.5～5h。

所述的耐高压透水性多孔材料应用于制造陶瓷高压注浆成型模具、建材、水过滤净化领域。

本发明的原理：本发明是以水为主要致孔剂，通过合适的乳化、分散和单体聚合反应放热形成具有整体连通孔结构的透水材料。油溶性氧化-还原引发剂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,而且部分进人水相微滴中，形成了复杂的多相体系。当引发剂和促进剂分子接触后，在室温下经过短暂的诱导期，体系即开始聚合固化和放热，在聚合开始时，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，最终在单体聚合收缩和放热效应促使下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，一小部分水因热膨胀而从表面析出，冷却后又回到材料内部孔隙，从而使材料表面和内部相互形成连通孔结构，这种材料具有吸水性和透气透水性，可作为过滤材料。实验结果表明本发明制备的材料具有开孔结构，开孔孔隙率高达20%以上。

本发明的多孔材料是以稳定有序的微观乳化状水滴为模板，这种微观乳化状水滴能精确控制孔及通道直径的大小和分布，微观乳化状水滴的直径可控制在微米级别（1～10um）到亚微米级别（50～1000nm）。多孔材料孔隙的大小、形状和取决于模板，材料的强度取决于单体的聚合交联固化。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聚合反应而固化，聚合完成后形成很高强度的聚合物多孔复合材料。本发明的实质是以水为致孔剂通过乳液模板法制备孔隙结构，在聚合物成型过程中液相成孔体系对材料没有破坏作用，固化后的多孔性透水材料具有很高的强度和韧性。

本发明的填料特别是无机填料经硅烷表面处理后大大降低了填料表面吸附水的能力，使得填料在与水和乙烯基单体混合后能显著提高流动性和分散性，有利于各种原料的均匀混合及混合浆料的操作和浇注成型。同时，含有不饱和双键的硅烷，在自由基氧化-还原体系的引发下与主体材料A乙烯基单体发生聚合反应，有利于提高强度。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及有益效果：

（1）制备工艺简便，易浇注成模，室温固化成型快，收缩小；

（2）材料的强度高，本发明是以水为致孔剂通过乳液模板法制备孔隙结构，在聚合物成型过程中，液相成孔体系对材料没有破坏作用，固化后的多孔性透水材料具有很高的强度和韧性，抗压强度33MPa以上，弯曲强度14MPa以上；经网状纤维复合的模具材料具有更高的弯曲强度，高达20MPa以上；

（3）耐高压，可多次重复使用；本发明在聚合过程中适度的热膨胀，一方面有利于形成开孔孔隙结构，另一方面部分抵消了聚合反应的收缩，本发明使用的液相成孔法制备的多孔材料的收缩率在0.2%以下，能耐高压冲洗，多次重复使用后仍能保持多孔材料的透气透水性和强度；

（4）材料开孔率高、透水性好。

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。

实施例1：无机填料的硅烷化湿法处理

先分别将各种实验用无机填料放置于120℃的烘箱中保温干燥5小时，冷却后各取1000g，倒入装有回流冷却装置的5L的三口烧瓶内，然后分别加入1000g5wt%的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）的120号溶剂汽油溶液及0.3g的二月桂酸二丁基锡，加热至60℃下回流搅拌8小时，冷却至室温，然后过滤，将粉末自然干燥，制得硅烷KH570表面处理的无机填料；所述的无机填料为氧化铝、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛、碳酸镁、硅酸镁锂、硅酸镁铝、硼砂、白云石、石膏、重晶石、滑石、高岭土、硅灰石或玻璃粉。

乙烯基三甲氧基硅烷表面处理的无机填料同样按照上述方法进行。

实施例2：小粒径有机填料的硅烷化湿法处理

在一装有回流冷却装置的5L的三口烧瓶内加入小粒径有机填料1000g，然后分别加入1000g5wt%的3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）的120号溶剂汽油溶液及0.3g的二月桂酸二丁基锡，加热至60℃下回流搅拌8小时，冷却至室温，然后过滤，将粉末自然干燥，制得硅烷KH570表面处理的小粒径有机填料；所述的有机填料为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚甲醛POM或聚碳酸酯PC。

乙烯基三甲氧基硅烷表面处理的小粒径有机填料同样按照上述方法进行。

实例3～12按照表1的配方及固化温度进行。

表1：实施例组成（共计1000份（骨料除外））：

实施例3

在室温5℃下将水400g、硅烷KH570表面处理的氧化镁300g（平均粒径50μm）和KH570表面处理的氢氧化铝（平均粒径3μm）70g混合均匀（搅拌速度为200转/分，搅拌时间为10min），得到含水组分；向容器中依次加入100g苯乙烯、50g马来酸乙二醇酯、50g丙烯酸甲酯、10g过氧化二月桂酰（LPO）、5g的N,N-二甲基苯胺（DMA）和15g聚醚L64（聚氧乙烯含量40wt%），在5℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为200转/分，搅拌时间为5min），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为1000转/分）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为2min），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合浆料倒入到相应的空心模具中，室温5℃静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、通孔孔隙率和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例4

在室温35℃下将水200g、硅烷KH570表面处理的碳酸镁（平均粒径150μm）500g和KH570表面处理的硅酸镁铝（平均粒径50μm）155g混合均匀（搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间为30秒），得到含水组分；向容器中依次加入50g苯乙烯、60g甲基丙烯酸甲酯、20g丙烯酸丁酯、10g甲基丙烯酸羟乙酯、2.5g过氧化苯甲酸叔丁酯（TBHP）、0.5g的N,N-二(2-羟丙基)对甲苯胺（DHPT）和2g聚醚L65（聚氧乙烯含量50wt%），在35℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间为30秒），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为5000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为40秒），得到混合浆料；搅拌均匀后迅速将混合浆料倒入到相应的空心模具中，室温35℃静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例5

在室温30℃下将水335g、乙烯基三甲氧基硅烷表面处理的高岭土（平均粒径30μm）300g、KH570处理的硼砂（平均粒径1000μm）50g和KH570处理的石膏（平均粒径5μm）150g混合均匀（搅拌速度为500转/分钟，搅拌时间为7分钟），得到含水组分；向容器中依次加入50g苯乙烯、50g甲基丙烯酸甲酯、45g丁二醇马来酸酯、5g甲基丙烯酸、5g过氧化苯甲酰（BPO）、4.5g过氧化甲乙酮、0.3g的N,N-二(2-羟丙基)对甲苯胺（DHPT）、0.2g环烷酸钴和5g聚醚F127（聚氧乙烯含量70wt%），在30℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为500转/分钟，搅拌时间为4分钟），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为2000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为1.5分钟），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合浆料倒入到相应的空心模具中，30℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例6

在室温5℃下将水300g、乙烯基三甲氧基硅烷表面处理的二氧化钛（平均粒径20μm）310g、KH570处理的聚甲基丙烯酸甲酯PMMA颗粒（平均粒径200μm）51、KH570处理的PMMA（平均粒径10μm）150g混合均匀（搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为5分钟），得到含水组分；向容器中依次加入50g苯乙烯、100g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸、10g甲基丙烯酸丁酯、6g过氧化二碳酸双(2-苯氧乙基)酯（BPPD）、3g的N,N-二甲基对甲苯胺（DMT）、5g聚醚F68（聚氧乙烯含量80wt%）和5g聚醚L64（聚氧乙烯含量40wt%），在5℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为2分钟），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为4000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为1分钟），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合浆料倒入到相应的空心模具中，5℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例7

在室温10℃下将水400g、KH570处理的碳酸钙（平均粒径50μm）310g、KH570处理的聚甲醛POM颗粒（平均粒径100μm）100g混合均匀（搅拌速度为200转/分钟，搅拌时间为9分钟），得到含水组分；向容器中依次加入100g苯乙烯、50g马来酸乙二醇酯、20g甲基丙烯酸甲酯、6g过氧化环己酮、2g叔丁基过氧化氢、1g的N,N-二甲基对甲苯胺（DMT）、1g异辛酸钴、8g聚醚P125（聚氧乙烯含量50wt%）和2g吐温T-20，在10℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为200转/分钟，搅拌时间为4分钟），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为3000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为1.5分钟），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合浆料倒入到相应的空心模具中，10℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例8

在室温20℃下将水200g、KH570表面处理的滑石粉（平均粒径30μm）525g、KH570处理的聚碳酸酯PC颗粒（平均粒径200μm）50g混合均匀（搅拌速度为200转/分钟，搅拌时间为8分钟），得到含水组分；向容器中依次加入150g苯乙烯、50g马来酸乙二醇酯、6g过氧化环己酮、6g过氧化氢异苯丙（CHP）、2g的N,N-二(2-羟乙基)对甲苯胺（DHET）、0.5g异辛酸钴、0.5g异辛酸钒、2g聚醚L64（聚氧乙烯含量40wt%）、8g吐温T-40以及50g大粒径PMMA（平均粒径500μm），在20℃下搅拌混合均匀（搅拌速度为200转/分钟，搅拌时间为4分钟），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为8000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为10秒），得到混合浆料；搅拌均匀后迅速将混合料倒入到相应的空心模具中，20℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例9

在室温15℃下将水400g、KH570表面处理的硅灰石粉（平均粒径5μm）100g和KH570处理的白云石（平均粒径30μm）342g混合均匀（搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间为3分钟），得到含水组分；向容器中依次加入120g甲基丙烯酸甲酯、10g甲基丙烯酸异丁酯、10g甲基丙烯酸羟乙酯、2.5g过氧化苯甲酸叔戊酯（TAPB）、0.5g的N,N-二甲基对甲苯胺（DMT）、5g聚醚L64（聚氧乙烯含量40wt%）、5g聚醚F68（聚氧乙烯含量80wt%）、5g吐温T-60、50g大粒径聚酯PET颗粒（平均粒径2000μm）以及100g大粒径PC颗粒（平均粒径500μm），在15℃下搅拌混合均匀（搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间为3分钟），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为3000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为2分钟），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合料倒入到预先准备好的含有多层玻璃纤维网（网间距为8mm，网孔平均直径为3mm）的模具中，15℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例10

在室温15℃下将水333g、KH570表面处理的硅酸镁锂（平均粒径50μm）310g和KH570处理的PMMA颗粒（平均粒径10μm）200g混合均匀（搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为4分钟），得到含水组分；向容器中依次加入20g苯乙烯、100g甲基丙烯酸甲酯、10g丙烯酸乙酯、5g甲基丙烯酸羟丙酯、5g丙烯酸、10g过氧化二碳酸双十四烷基酯（MYPC）、5g N,N-二甲基苯胺（DMA）和2g吐温T-20，在15℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为1000转/分钟，搅拌时间为4分钟），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为2000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为2分钟），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合浆料倒入到预先准备好的含有多层玻璃纤维网（网间距为8mm，网孔平均直径为3mm）的模具中，15℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例11

在室温15℃下将水280g、KH570表面处理的滑石粉（平均粒径30μm）200g和KH570表面处理硼砂（平均粒径100μm）216g及KH570处理的PMMA颗粒（平均粒径10μm）100g混合均匀（搅拌速度为1500转/分钟，搅拌时间为1分钟），得到含水组分；向容器中依次加入50g苯乙烯、100g甲基丙烯酸甲酯、30g马来酸二丁二醇酯、5g过氧化苯甲酰BPO、5g过氧化氢异丙苯CHP、1g N,N-二甲基苯胺（DMA）、1g异辛酸钒、10g吐温T-20和2g聚醚L64（聚氧乙烯含量40wt%），在15℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为2000转/分钟，搅拌时间为30秒），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为7000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为30秒），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合浆料倒入到预先准备好的含有多层钢丝纤维网（网间距为8mm，网孔平均直径为3mm）的模具中，15℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

实施例12

在室温15℃下将水280g、乙烯基三甲氧基硅烷表面处理的高岭土（平均粒径30μm）400g和KH570表面处理硼砂（平均粒径100μm）74g及KH570处理的聚甲醛POM颗粒（平均粒径100μm）50g混合均匀（搅拌速度为500转/分钟，搅拌时间为6分钟），得到含水组分；向容器中依次加入100g苯乙烯、50g甲基丙烯酸甲酯、30g马来酸乙二醇酯、5g过氧化苯甲酰BPO、2g叔丁基过氧化氢、0.5g N,N-二甲基苯胺（DMA）、0.5g异辛酸钴、4g吐温T-60和4g聚醚L35（聚氧乙烯含量为50wt%），在15℃下，搅拌混合均匀（搅拌速度为500转/分钟，搅拌时间为5分钟），得到预混和液（含油组分）；随后，在快速搅拌下（搅拌速度为6000转/分钟）将含水组分加入装有预混和液的容器中，搅拌均匀（搅拌时间为1分钟），得到混合浆料；混合均匀后迅速将混合浆料倒入到预先准备好的含有多层PET塑料纤维网（网间距为8mm，网孔平均直径为3mm）的模具中，15℃下静置固化，观察记录固化时间，固化后脱模，按照相应的测试方法测试强度、透气透水情况、孔隙率(通孔)和耐高压性。测试结果列于表2中。

测试方法：抗压强度是制成40*40*160的长方体试块后切割成40*40*40的方块后参照国家标准GB/T17671-1999进行测试，弯曲强度是做成118*15*10的长方体模块后进行测试。

透气透水性情况检验是在固化前的模具中插入一根封闭的塑料管，初步固化后将塑料管拔掉形成中空的试块，完全固化后用空气压缩机分别用0.2MPa的压力进行压缩空气透气检验和加压水（0.2MPa）透水检验，观察试块表面透气透水情况。

孔隙率(通孔)是先测量圆柱体模块半径r和高度h，计算出圆柱体的体积V。然后将此模块先用加压水（0.2MPa）将模块冲洗干净，然后再用压缩空气冲干，并于60℃的恒温干燥至恒重m₁，然后将模块完全浸泡水中1小时使其充分达到饱和吸附，称重为m₂，则孔隙率θ（水的比重ρ_水为1计算）为：[(m₂-m₁)/ρ_水V]×100%=[(m₂-m₁)/πr²h]×100%。

耐高压性检验是在将试块切割成厚度为1.0cm、直径为7.8cm的圆柱体模块，在密闭的体系中加压灌注4.0MPa的水并保持半小时，并且重复10次，观察透水情况和模具完整情况。

表2：室温固化及复合材料的强度、耐高压性及通孔孔隙率：

由表2可见，本发明实例3～12配制的混合浆料在室温下均能快速固化，并且随着固化环境温度的升高，固化加快，固化时间从5小时至0.5小时。本发明使用的混合浆液浇注法极易成型各种模具，固化快，固化后的材料收缩小（经测试收缩率均小于0.2%），强度高，韧性好，抗压强度高达33MPa以上，弯曲强度高达14MPa以上，经网状纤维复合的模具材料具有更高的弯曲强度（20MPa以上）。

实验结果表2表明，本发明使用的液相成孔法制备的多孔材料具有开孔结构，开孔孔隙率高达20%以上，具有优异的透气透水性，并且随着致孔剂的增加，孔隙率增大。此外，本发明制备的透水性多孔材料具有优异的耐高压性，并且可多次重复使用。

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

1.一种耐高压透水性多孔材料，其特征在于：由乙烯基单体、氧化-还原引发剂、表面活性剂、水以及硅烷表面处理的粉末填料五组分组成；或者由上述的五组分与骨料组成；

所述的五组分按重量百分比计，各组分含量如下：

所述骨料为大粒径有机填料或立体网状材料中的一种以上。

2.根据权利要求1所述耐高压透水性多孔材料，其特征在于：所述的乙烯基单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、马来酸乙二醇酯、马来酸二丁二醇酯、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、甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟丙酯中的一种以上。

3.根据权利要求1所述耐高压透水性多孔材料，其特征在于：所述的氧化-还原引发剂为油溶性氧化-还原引发剂，由氧化剂和还原剂两部分组成，其中氧化剂与还原剂的重量比为100:5～50；

4.根据权利要求3所述耐高压透水性多孔材料，其特征在于：所述氧化剂为过氧化苯甲酰、过氧化二月桂酰、过氧化二-(3,5,5-三甲基己酰)、过氧化氢异丙苯、叔丁基过氧化氢、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔戊酯、过氧化二碳酸双(2-苯氧乙基)酯、过氧化二碳酸双十四烷基酯、过氧化甲乙酮和过氧化环己酮中的一种以上；

所述的还原剂为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、环烷酸钴、异辛酸钴和异辛酸钒中的一种以上。

5.根据权利要求1所述耐高压透水性多孔材料，其特征在于：所述的表面活性剂为聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段型聚醚或吐温中的一种以上；

6.根据权利要求1所述耐高压透水性多孔材料，其特征在于：所述的硅烷表面处理的粉末填料为硅烷处理的无机填料、硅烷处理的有机填料或两者的混合物；

所述的硅烷表面处理的粉末填料是采用硅烷对粉末填料进行湿法表面处理得到；

所述的硅烷为3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷；

所述的粉末填料为无机填料或有机填料。

7.根据权利要求6所述耐高压透水性多孔材料，其特征在于：所述的有机填料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛和聚碳酸酯中的一种以上；所述有机粉末填料的平均粒径为10μm～200μm；

所述的无机填料为氧化铝、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、二氧化钛、碳酸镁、硅酸镁锂、硅酸镁铝、硼砂、白云石、石膏、重晶石、滑石、高岭土、硅灰石和玻璃粉中的一种以上；所述无机填料的平均粒径为3μm～1000μm。

8.根据权利要求1所述耐高压透水性多孔材料，其特征在于：所述大粒径有机填料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和聚碳酸酯中的一种以上；所述大粒径有机填料平均粒径为500μm～2000μm；所述大粒径有机填料的用量小于或等于五组分总重量的15%，所述五组分为乙烯基单体、氧化-还原引发剂、表面活性剂、水以及硅烷表面处理的粉末填料；

9.根据权利要求1所述耐高压透水性多孔材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述耐高压透水性多孔材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）～（3）中所述的室温为5～35℃；步骤（1）中所述的搅拌速度为200～2000转/分钟，30s≤搅拌时间≤10min；步骤（2）中所述的搅拌速度为200～2000转/分钟，30s≤搅拌时间≤5min；步骤（3）中所述的搅拌速度为1000～8000转/分钟，10s≤搅拌时间≤2min；步骤（4）中所述的固化条件为在5～35℃条件下固化0.5h～5h。