CN108484959B - 2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法 - Google Patents

2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及2,5‑呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法。制备方法包括：(a)将2,5‑呋喃二甲酸基共聚酯塑料置于一模具中，压制成薄板状的预制品，再对薄板状的预制品进行淬火处理；(b)将淬火处理后的预制品及第一发泡剂置于一密闭容器中且不接触，第一发泡剂为氯仿、丙酮、乙醚、戊烷、六氟异丙醇中的至少一种；(c)向密闭容器中通入第二发泡剂，第二发泡剂为二氧化碳、氮气中的至少一种，保持密闭容器内的温度为40℃～65℃使得第一发泡剂由液态变成气态，保持密闭容器内的压力为2MPa～5MPa，保压的时间为5h～10h；(d)卸去密闭容器内的气体，将预制品取出置于发泡介质中发泡，冷却后得到泡孔尺寸为5μm～50μm、膨胀倍率为2倍～15倍的2,5‑呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料。

Description

2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物发泡材料技术领域，特别是涉及2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法。
背景技术
聚合物发泡材料作为一种特殊结构的微孔材料，具有质轻、抗冲击性能好、比强度高、隔热、吸音等优点。目前，聚合物发泡材料已广泛应用于包装、家用电器、汽车零部件、体育、建筑、分离膜、吸油材料、医药等领域。
近年来，2,5-呋喃二甲酸基共聚酯得到了广泛的研究。其原因为：相对于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，2,5-呋喃二甲酸基共聚酯主链上难翻转的呋喃环结构赋予了其更好的刚性、耐热性和气体阻隔性。因此，在PET分子链上引入2,5-呋喃二甲酸共聚单元，可以改善PET的刚性、耐热性和气体阻隔性。同时，2,5-呋喃二甲酸基共聚酯中含有聚对苯二甲酸乙二醇酯嵌段，又能够赋予材料一定的结晶性。这种聚对苯二甲酸和2,5-呋喃二甲酸的共聚酯呈现出微观相分离结构，相对于直接共混改性高分子材料，具有更优异的物理性能。
但是，目前尚未发现关于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯在发泡方面的报道。因为，2,5-呋喃二甲酸基共聚酯具有较好的气体阻隔性，使气体发泡剂在该类共聚酯中的溶解速率慢，溶解度低，导致发泡性能很差，对釜压发泡极为不利。
针对气体在聚合物中溶解速率慢的问题，中国发明专利(公开号：CN102504323A)提出，在釜压发泡的气体饱和阶段，通过升高釜内的温度提高气体在聚合物基体中的溶解速率。而这种技术仅适用于一些气体溶解速率快但溶解度较大的聚合物。对于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯，在室温下气体发泡剂在该类聚酯中的溶解速率慢，同时溶解度较低。通过升高釜内的温度，虽然提高了发泡剂在聚酯中的溶解速率，但发泡剂在聚酯中的溶解度变得更低，因此该方法不能有效改善2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的发泡性能。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法，所述制备方法通过气体发泡剂和液体发泡剂的协同作用，极大改善了2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的发泡性能，制得泡孔尺寸满足微孔材料要求,且具有一定膨胀倍率的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料。
一种2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(a)将2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料置于一模具中，并压制成薄板状的预制品，再对所述薄板状的预制品进行淬火处理；
(b)将淬火处理后的所述预制品以及第一发泡剂置于一密闭容器中；其中，所述第一发泡剂与所述预制品不接触，所述第一发泡剂为氯仿、丙酮、乙醚、戊烷、六氟异丙醇中的至少一种；
(c)再向所述密闭容器中通入第二发泡剂，所述第二发泡剂为二氧化碳、氮气中的至少一种，并保持所述密闭容器内的温度为40℃～65℃，使得所述第一发泡剂由液态变成气态，同时保持所述密闭容器内的压力为2MPa～5MPa，保压的时间为5h～10h；
(d)卸去所述密闭容器内的气体，将所述预制品取出置于发泡介质中发泡，冷却后得到2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料。
上述制备方法中，由于所述第二发泡剂二氧化碳、氮气在2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中的溶解度有限，而所述第一发泡剂氯仿、丙酮、乙醚、戊烷、六氟异丙醇沸点低，在饱和温度下即可从液态变成气态，而气态的第一发泡剂在饱和过程中会与2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料产生一定的相互作用，容易溶解于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中。当第一发泡剂溶解于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中之后，就会对2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料起到增塑作用，使得2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的玻璃化温度降低。同时，也可促进所述第二发泡剂慢慢溶解于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料。所述第一发泡剂及第二发泡剂同时起到发泡的作用，这两类发泡剂结合使用可提高第二发泡剂在2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料基体中的溶解度，从而大大改善2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的发泡性能。另外，该方法的气体饱和阶段不需要在高温下进行，可以减少能耗。
本发明还提供一种采用上述制备方法得到的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料，所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的泡孔尺寸为5μm～50μm，膨胀倍率为2倍～15倍。
上述制备得到的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的泡孔尺寸达到了微孔塑料的范畴，且泡孔尺寸均匀、膨胀倍率合适，能够在不大幅度降低2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的物理机械性能的前提下对塑料减重，从而在包装、家用电器、汽车零部件、体育、建筑和分离膜等领域具有很多潜在的应用。
附图说明
图1为实施例1中聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯发泡材料的局部断面电镜图；
图2为实施例1中聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯发泡材料的断面电镜图；
图3为实施例2中聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯发泡材料的局部断面电镜图；
图4为对比例1中聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯材料的断面电镜图；
图5为对比例2中聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯材料的断面电镜图。
具体实施方式
以下将对本发明提供的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法作进一步说明。
本发明提供的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法包括以下步骤：
(a)将2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料置于一模具中，并压制成薄板状的预制品，再对所述薄板状的预制品进行淬火处理；
(b)将淬火处理后的所述预制品以及第一发泡剂置于一密闭容器中；其中，所述第一发泡剂与所述预制品不接触，所述第一发泡剂为氯仿、丙酮、乙醚、戊烷、六氟异丙醇中的至少一种；
(c)再向所述密闭容器中通入第二发泡剂，所述第二发泡剂为二氧化碳、氮气中的至少一种，并保持所述密闭容器内的温度为40℃～65℃，使得所述第一发泡剂由液态变成气态，同时保持所述密闭容器内的压力为2MPa～5MPa，保压的时间为5h～10h；
(d)卸去所述密闭容器内的气体，将所述预制品取出置于发泡介质中发泡，冷却后得到2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料。
其中，步骤(a)中所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料为聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,3-丙二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,4-丁二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,6-己二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,8-辛二醇酯中的至少一种。且所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的含水量≤0.05wt.％。2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的含水量过高，会导致后续步骤中2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料发生降解，因此，需要控制2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的含水量。
步骤(a)中所述预制品的厚度≤2mm，使第二发泡剂和气态的第一发泡剂能够更好地溶解于所述预制品中。所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料压制成所述预制品的压制温度为150℃～220℃，所述压制温度高于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的熔融温度，低于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的分解温度，能够满足2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的加工条件。
步骤(a)中所述薄板状的预制品呈熔融态，所述淬火处理的时间为5min～10min。本发明通过淬火处理降低2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的结晶度，使发泡剂更容易溶解进入2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料。而2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料在从熔融态变为玻璃态的过程中，存在一个适合结晶的温度范围，在这个温度范围附近，2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料能够发生结晶。本发明的淬火处理可以使2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料快速通过这个温度范围，使2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料来不及结晶而快速变为玻璃态，此时分子链被固定，聚合物不能再发生结晶，从而达到降低聚合物结晶的目的。本发明所述淬火处理的淬火介质可为冰水、液氮等。其中，所述液氮的温度很低，在2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料从熔融态放入液氮中进行淬火处理，温差很大，2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的温度能够快速降低并使自身变为玻璃态，效果较好。
上述步骤(b)中所述密闭容器优选为高压釜，第一发泡剂和预制品置于高压釜中但不接触，使预制品的表面暴露，易于气态的第一发泡剂和第二发泡剂进入预制品。其中，步骤(b)中所述预制品与所述第一发泡剂的比例为：50g：(1mL～5mL)。
上述步骤(b)中第一发泡剂和预制品置于高压釜后封闭高压釜，加热高压釜至饱和温度40℃～65℃并维持恒定，使第一发泡剂从液态变成气态，之后开启减压阀，将第二发泡剂通入高压釜中并维持高压釜内压力2MPa～5MPa恒定，保压5h～10h至气态的第一发泡剂和第二发泡剂在2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中达到溶解饱和，处于溶解平衡状态。所述饱和温度高于第一发泡剂的沸点，在该饱和温度和压力下，可以使第一发泡剂从液态变成气态，并溶解于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中，且该饱和温度可以保证2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料在保压、卸压的过程中不发泡，以便对饱和后的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料进行升温发泡。所述高压釜内原先空气不需要排除，空气在高压釜内的分压只有0.1MPa，对发泡影响不大。
上述步骤(d)将饱和后的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料进行快速升温发泡，从而使2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中的气体达到过饱和状态，诱发泡孔成核，进而形成泡孔结构。
其中，步骤(d)中所述密闭容器内的气体在30s内卸去。所述密闭容器内的气体不仅包括第二发泡剂，还包括气态的第一发泡剂，在2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料完全饱和的情况下若不在短时间内卸去密闭容器内的气体，2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料会发生卸压发泡，对后续的升温发泡产生不利影响。
步骤(d)中所述发泡介质为二甲基硅油、甘油、机油中的至少一种。所述发泡介质作为一种热量传输介质，可以将热量传输到饱和后的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料使其发泡。而本发明所述发泡介质均可以承受较高的温度，满足发泡温度的要求。
步骤(d)中所述发泡的温度为100℃～140℃，所述发泡的时间为10s～20s。
上述制备方法中，由于所述第二发泡剂二氧化碳、氮气在2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中的溶解度有限，而所述第一发泡剂氯仿、丙酮、乙醚、戊烷和六氟异丙醇在聚合物中的溶解度较高，且沸点低，在较低温度下即可从液态变成气态，而气态的第一发泡剂在饱和过程中会与2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料产生一定的相互作用，容易溶解于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中。当第一发泡剂溶解于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料中之后，会对2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料起到增塑作用，使得2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的玻璃化温度降低。这也可促进所述第二发泡剂慢慢溶解于2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料。所述第一发泡剂及第二发泡剂同时起到发泡的作用，这两类发泡剂结合使用可提高第二发泡剂在2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料基体中的溶解度，从而大大改善2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的发泡性能。另外，该方法的气体饱和阶段不需要在高温下进行，可以减少能耗。
本发明还提供一种采用上述制备方法得到的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料，所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的泡孔尺寸为5μm～50μm，膨胀倍率为2倍～15倍。
上述制备得到的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的泡孔尺寸达到了微孔塑料的范畴，且泡孔尺寸均匀、膨胀倍率合适，能够在不大幅度降低2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的物理机械性能的前提下对塑料减重，从而在包装、家用电器、汽车零部件、体育、建筑和分离膜等领域具有很多潜在的应用。
以下，将通过以下具体实施例对所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料及其制备方法做进一步的说明。
以下各实施例中，所用2,5-呋喃二甲酸基共聚酯主要为：采用直接酯化法自行制备的聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEFT)，其中，PEFT中2,5-呋喃二甲酸的摩尔含量占共聚酯中总的二元酸的摩尔比为30％，记为PEFT-30，数均分子量为7.7×104。采用直接酯化法自行制备的聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,3-丙二醇酯(PTFT)，其中，PTFT中2,5-呋喃二甲酸的摩尔含量占共聚酯中总的二元酸的摩尔比为30％，记为PEFT-30，数均分子量为4.5×104。采用直接酯化法自行制备的聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,4-丁二醇酯(PBFT)，其中，PBFT中2,5-呋喃二甲酸的摩尔含量占共聚酯中总的二元酸的摩尔比为50％，记为PBFT-50，数均分子量为6.5×104。采用直接酯化法自行制备的聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,6-己二醇酯(PHFT)，其中，PHFT中2,5-呋喃二甲酸的摩尔含量占共聚酯中总的二元酸的摩尔比为50％，记为PHFT-50，数均分子量为6.5×104。采用直接酯化法自行制备的聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,8-辛二醇酯(POFT)，其中，POFT中2,5-呋喃二甲酸的摩尔含量占共聚酯中总的二元酸的摩尔比为70％，记为POFT-70，数均分子量为9.7×104。
且所述PEFT-30、PTFT-30、PBFT-50、PHFT-50以及POFT-70均经熔融挤出造粒后制成塑料颗粒，备用。
实施例1：
将PEFT-30塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PEFT-30塑料颗粒里的水分，使PEFT-30塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PEFT-30塑料颗粒置于一模具中，在200℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理5min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有乙醚的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用1mL的乙醚。设置高压釜内温度为45℃，使乙醚气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为4MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为110℃的二甲基硅油中发泡15s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PEFT-30发泡材料。
所得PEFT-30发泡材料的截面电镜图如图1和图2所示，可以看出预制品能够完全均匀发泡，泡孔尺寸为21.3μm，膨胀倍率为5.06倍。
实施例2：
将PEFT-30塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PEFT-30塑料颗粒里的水分，使PEFT-30塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PEFT-30塑料颗粒置于一模具中，在200℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理6min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有乙醚的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用1mL的乙醚。设置高压釜内温度为40℃，使乙醚气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为4MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的二甲基硅油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PEFT-30发泡材料。
所得PEFT-30发泡材料的截面电镜图如图3所示，可以看出预制品能够完全均匀发泡，泡孔尺寸为23.5μm，膨胀倍率为5.85倍。
实施例3：
将PEFT-30塑料颗粒置于真空烘箱中，在70℃下干燥15h烘去PEFT-30塑料颗粒里的水分，使PEFT-30塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PEFT-30塑料颗粒置于一模具中，在210℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理8min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有戊烷的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用2mL的戊烷。设置高压釜内温度为50℃，使戊烷气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为3MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为120℃的二甲基硅油中发泡15s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PEFT-30发泡材料。
所得PEFT-30发泡材料的泡孔尺寸为24.9μm，膨胀倍率为6.08倍。
实施例4：
将PTFT-30塑料颗粒置于真空烘箱中，在70℃下干燥15h烘去PTFT-30塑料颗粒里的水分，使PTFT-30塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PTFT-30塑料颗粒置于一模具中，在200℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理10min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有戊烷的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用2mL的戊烷。设置高压釜内温度为55℃，使戊烷气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为2MPa，保压10小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为100℃的二甲基硅油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PTFT-30发泡材料。
所得PTFT-30发泡材料的泡孔尺寸为8.7μm，膨胀倍率为2.95倍。
实施例5：
将PBFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PBFT-50塑料颗粒里的水分，使PBFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PBFT-50塑料颗粒置于一模具中，在190℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理7min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有乙醚的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用3mL的乙醚。设置高压釜内温度为42℃，使乙醚气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为5MPa，保压5小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的甘油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PBFT-50发泡材料。
所得PBFT-50发泡材料的泡孔尺寸为28.6μm，膨胀倍率为8.38倍。
实施例6：
将PBFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在90℃下干燥12h烘去PBFT-50塑料颗粒里的水分，使PBFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PBFT-50塑料颗粒置于一模具中，在190℃下的模压机上压制成厚度为0.5mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理9min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有戊烷的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用2mL的戊烷。设置高压釜内温度为42℃，使戊烷气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为3MPa，保压8小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为120℃的机油中发泡15s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PBFT-50发泡材料。
所得PBFT-50发泡材料的泡孔尺寸为25.6μm，膨胀倍率为6.17倍。
实施例7：
将PHFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PHFT-50塑料颗粒里的水分，使PHFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PHFT-50塑料颗粒置于一模具中，在160℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理10min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有戊烷的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用4mL的戊烷。设置高压釜内温度为40℃，使戊烷气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为3MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的甘油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PHFT-50发泡材料。
所得PHFT-50发泡材料的泡孔尺寸为13.5μm，膨胀倍率为4.12倍。
实施例8：
将PHFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在75℃下干燥13h烘去PHFT-50塑料颗粒里的水分，使PHFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PHFT-50塑料颗粒置于一模具中，在150℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理6min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有戊烷的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用5mL的戊烷。设置高压釜内温度为40℃，使戊烷气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为2MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的甘油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PHFT-50发泡材料。
所得PHFT-50发泡材料的泡孔尺寸为9.7μm，膨胀倍率为3.43倍。
实施例9：
将POFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在70℃下干燥13h烘去POFT-50塑料颗粒里的水分，使POFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将POFT-50塑料颗粒置于一模具中，在150℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理6min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有六氟异丙醇的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用1mL的六氟异丙醇。设置高压釜内温度为60℃，使六氟异丙醇气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为3MPa，保压5小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为120℃的甘油中发泡20s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得POFT-50发泡材料。
所得POFT-50发泡材料的泡孔尺寸为23.7μm，膨胀倍率为5.96倍。
实施例10：
将PEFT-30塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥12h烘去PEFT-30塑料颗粒里的水分，使PEFT-30塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PEFT-30塑料颗粒置于一模具中，在220℃下的模压机上压制成厚度为2mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理7min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有氯仿的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用1.5mL的氯仿。设置高压釜内温度为65℃，使氯仿气化，同时向高压釜中充入气体，保持高压釜内压力为5MPa，保压10小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为140℃的二甲基硅油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PEFT-30发泡材料。
所得PEFT-30发泡材料的泡孔尺寸为32.5μm，膨胀倍率为9.75倍。
实施例11：
将PBFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在70℃下干燥14h烘去PBFT-50塑料颗粒里的水分，使PBFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PBFT-50塑料颗粒置于一模具中，在180℃下的模压机上压制成厚度为2mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理6min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有丙酮的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用2mL的丙酮。设置高压釜内温度为60℃，使丙酮气化，同时向高压釜中充入氮气气体，保持高压釜内压力为3MPa，保压8小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为100℃的甘油中发泡20s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PBFT-50发泡材料。
所得PBFT-50发泡材料的泡孔尺寸为13.3μm，膨胀倍率为4.12倍。
实施例12：
将PHFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PHFT-50塑料颗粒里的水分，使PHFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PHFT-50塑料颗粒置于一模具中，在160℃下的模压机上压制成厚度为2mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理8min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品以及装有戊烷的烧杯一同置于高压釜中且不接触，每50g预制品对应使用5mL的戊烷。设置高压釜内温度为65℃，使戊烷气化，同时向高压釜中充入二氧化碳气体，保持高压釜内压力为3MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的甘油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，即得PHFT-50发泡材料。
所得PHFT-50发泡材料的泡孔尺寸为22.7μm，膨胀倍率为5.65倍。
对比例1：
将PEFT-30塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PEFT-30塑料颗粒里的水分，使PEFT-30塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PEFT-30塑料颗粒置于一模具中，在200℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理5min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品置于高压釜中，设置高压釜内温度为45℃，向高压釜中充入二氧化碳气体，并保持高压釜内压力为4MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为110℃的二甲基硅中发泡15s。最后将预制品置于冰水中进行冷却定型，所得到PEFT-30材料的截面电镜图如图4所示，可知，PEFT-30材料的外表面仅有很薄的发泡层，厚度在150μm～200μm，且泡孔极不均匀，而内部大约700μm厚的区域都完全不能发泡。
对比例2：
将PEFT-30塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PEFT-30塑料颗粒里的水分，使PEFT-30塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PEFT-30塑料颗粒置于一模具中，在200℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理6min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品置于高压釜中，设置高压釜内温度为40℃，向高压釜中充入二氧化碳气体，并保持高压釜内压力为4MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的二甲基硅源中发泡10s。最后将预制品置于冰水中进行冷却定型，所得到PEFT-30材料的截面电镜图如图5所示，可知，PEFT-30材料的外表面仅有很薄的发泡层，厚度在150μm～200μm，且泡孔极不均匀，而内部大约700μm厚的区域都完全不能发泡。
对比例3：
将PHFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PHFT-50塑料颗粒里的水分，使PHFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PHFT-50塑料颗粒置于一模具中，在160℃下的模压机上压制成厚度为1mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理10min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品置于高压釜中，设置高压釜内温度为40℃，向高压釜中充入二氧化碳气体，并保持高压釜内压力为3MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的甘油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，不能得到PHFT-50发泡材料。
对比例4：
将PHFT-50塑料颗粒置于真空烘箱中，在80℃下干燥10h烘去PHFT-50塑料颗粒里的水分，使PHFT-50塑料颗粒的含水量≤0.05wt.％。
然后将PHFT-50塑料颗粒置于一模具中，在160℃下的模压机上压制成厚度为2mm的薄板状的预制品，薄板状的预制品处于熔融态，再将在模具中处于熔融状态的预制品连同模具一起置于液氮中淬火处理8min，得到淬火后的预制品。
将淬火后的预制品置于高压釜中，设置高压釜内温度为65℃，向高压釜中充入二氧化碳气体，并保持高压釜内压力为3MPa，保压6小时。
保压结束后在30s内快速卸去高压釜内的气体，将预制品取出置于温度为130℃的甘油中发泡10s。最后将发泡后的预制品置于冰水中进行冷却定型，不能得到PHFT-50发泡材料。
综上所述，加入第一发泡剂的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯能够完全发泡，且泡孔结构比较均匀。而未加入第一发泡剂的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯仅在材料的表皮层具有极不均匀的泡孔结构，而内层完全不能发泡。因此，加入第一发泡剂能够显著促进发泡剂在基体内部的溶胀、溶解过程，显著提高2,5-呋喃二甲酸基共聚酯的发泡性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(a)将2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料置于一模具中，并压制成薄板状的预制品，再对所述薄板状的预制品进行淬火处理；
(b)将淬火处理后的所述预制品以及第一发泡剂置于一密闭容器中；其中，所述第一发泡剂与所述预制品不接触，所述第一发泡剂为氯仿、丙酮、乙醚、戊烷、六氟异丙醇中的至少一种；
(c)再向所述密闭容器中通入第二发泡剂，所述第二发泡剂为二氧化碳、氮气中的至少一种，并保持所述密闭容器内的温度为40℃～65℃，使得所述第一发泡剂由液态变成气态，同时保持所述密闭容器内的压力为2MPa～5MPa，保压的时间为5h～10h；
(d)卸去所述密闭容器内的气体，将所述预制品取出置于发泡介质中发泡，所述发泡介质为二甲基硅油、甘油、机油中的至少一种，冷却后得到2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料。
2.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料为聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,3-丙二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,4-丁二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,6-己二醇酯、聚对苯二甲酸-2,5-呋喃二甲酸-1,8-辛二醇酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯塑料的含水量≤0.05wt.％。
4.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述预制品的厚度≤2mm。
5.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(a)中所述薄板状的预制品呈熔融态，所述淬火处理的时间为5min～10min。
6.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(b)中所述预制品与所述第一发泡剂的比例为：50g：(1mL～5mL)。
7.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(d)中所述密闭容器内的气体在30s内卸去。
8.根据权利要求1所述的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤(d)中所述发泡的温度为100℃～140℃，所述发泡的时间为10s～20s。
9.一种采用权利要求1～8任一项所述制备方法得到的2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料，其特征在于，所述2,5-呋喃二甲酸基共聚酯发泡材料的泡孔尺寸为5μm～50μm，膨胀倍率为2倍～15倍。
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