CN108795052A - 具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，该橡胶泡沫材料以橡胶作为基体材料，基体材料中的泡孔结构的孔径沿着基体材料的厚度方向，从一侧向另一侧呈连续的梯度变化或者从两侧向中间呈连续的梯度变化。本发明还提供了该橡胶泡沫材料的制备方法，包括制备混炼胶、制备预硫化程度沿厚度方向梯度变化的坯体、发泡和后硫化步骤。本发明丰富了橡胶泡沫材料的种类，也为梯度聚合物发泡材料的制备提供新的思路。

Description

具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶泡沫材料领域，涉及一种具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料及其制备方法。
背景技术
功能梯度材料(Functionally Graded Materials，简称FGM)是指组分或(和)结构沿材料的某一空间位置(一维、二维、三维)呈现连续的梯度变化，从而使材料的物性参数及材料的功能也呈连续梯度变化的一类新型材料。在自然界中，梯度变化结构大量存在，如骨头、竹子、木材等。骨头内部泡孔疏松而外部结构致密的结构赋予其强度大、质量轻的特点。因为梯度材料能更好地适应不同环境以满足某些特殊的需要，所以梯度功能材料的概念一经提出就受到广泛重视，并成为近年来材料领域研究的一个热点。
梯度多孔材料是功能梯度材料的重要组成部分，材料中泡孔直径和泡孔密度呈现梯度变化，且该变化贯穿于整个多孔材料中。相比于泡孔尺寸均一的多孔材料，泡孔尺寸梯度分布的发泡材料具有空间上的不对称结构赋予的优越性能，广泛应用于生物医学、电子学、声学、航天航空等领域。
橡胶泡沫材料是一种以橡胶为基体，引入大量泡孔后形成的一种多孔材料，其集橡胶材料和泡沫材料的特性于一体，不但具有橡胶的特性，而且具有质轻、隔音隔热性能好、缓冲性能好等泡沫材料的优点，可用作密封、减震、绝缘、绝热保温等高性能材料，广泛应用于生物医学、交通运输、电子工业、声学和航空航天等领域。与热塑性梯度泡孔材料相比，具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料由于具有结构和基体材料的特殊性，其在压缩性能、缓冲性能、吸音性能和强度等方面呈现不同的特性。具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料在生物医学、交通运输、电子学、声学以及航空航天等领域具有潜在的应用前景，但目前尚无具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料及其制备方法的公开。
近些年，对于聚合物体系的梯度发泡材料的制备，通常采用叠层的方法，制备出具有叠层结构的聚合物基梯度泡沫材料，以实现低孔隙率向高孔隙率的过渡，通常做法是将不同添加剂含量或不同组分比例的材料叠层热压制备复合材料，再结合发泡技术进行发泡，制备出具有梯度泡孔结构的聚合物泡沫材料。该方法虽然实现了材料孔隙率和泡孔孔径的梯度变化，但制得的多孔聚合物材料的孔径呈“阶梯”式分布，即每一层聚合物中的泡孔孔径大致相同，层与层之间的孔径存在较大幅度的突变，使用时多孔聚合物的层与层结合处容易因应力集中而破坏。此外，这种叠层型泡孔梯度材料在粘接界面存在致密粘结层，使得孔隙率的连续性变化遭到破坏。
CN 102424706 A公开了聚甲基丙烯酸甲酯梯度泡孔材料的制备方法，将装有聚甲基丙烯酸甲酯的单向开口模具放入高压釜中，控制高压二氧化碳在基体中定向吸附形成浓度梯度，采用快速卸压法得到具有梯度泡孔的材料。该方法需严格控制二氧化碳在基体中的扩散，可控性不强。CN 106336522 A公开了一种多层梯度多孔聚丙烯珠粒制备方法，将三种或三种以上熔点不同的聚丙烯原料和气泡成核剂经挤出机混炼、多层共挤出、拉丝、切粒，结合超临界流体发泡技术，得到内部孔径呈梯度变化的多孔聚丙烯珠粒。该方法须添加不同的气泡成核剂来调节每层聚丙烯原料的泡孔直径，气泡成核剂在基体中的分散对泡孔结构有很大影响且较难控制。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料及其制备方法，以丰富橡胶泡沫材料的种类，同时为梯度聚合物发泡材料的制备提供新的思路。
本发明提供的具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，该橡胶泡沫材料以橡胶作为基体材料，基体材料中的泡孔结构的孔径沿着基体材料的厚度方向，从一侧向另一侧呈连续的梯度变化或者从两侧向中间呈连续的梯度变化。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的技术方案中，基体材料中的泡孔结构为闭孔结构的泡孔。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的技术方案中，泡孔结构的梯度变化形式可以根据实际应用需求进行设计，泡孔结构的孔径可以根据实际应用需求进行调整，优选地，泡孔结构的孔径可以从200～300μm梯度变化至50～150μm。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的技术方案中，作为制备该具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料基础的坯体的厚度通常为1～40mm。通常，当坯体的厚度不超过6mm时，基体材料中的泡孔结构的孔径沿着基体材料的厚度方向，从一侧向另一侧呈连续的梯度变化，当坯体的厚度大于6mm但不超过40mm时，基体材料中的泡孔结构的孔径沿着基体材料的厚度方向，从两侧向中间呈连续的梯度变化。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的技术方案中，基体材料包括天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶以及氟橡胶等。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的技术方案中，该橡胶泡沫材料的基体材料中还包括填料以及橡胶加工助剂，所述填料为白炭黑、炭黑、石墨烯、碳纳米管、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸钙、氧化锌、石英粉、中空玻璃珠、硅藻土、蒙脱土、沸石以及高岭土中的至少一种；橡胶加工助剂为常规橡胶加工过程中使用的橡胶加工助剂，例如，防老剂、结构化控制剂等。
本发明还提供了一种上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)将橡胶生胶或者塑炼后的橡胶生胶100质量份、填料0～200质量份与硫化剂0.5～10质量份混炼制成混炼胶；
(2)将混炼胶热压成型制成厚度为t mm的坯体，控制热压成型的压力为5～10MPa，热压成型时间为1～20min，通过对热压成型的温度进行控制，得到预硫化程度沿厚度方向梯度变化的坯体；
当1≤t≤6mm时，控制热压成型的温度为硫化剂半衰期为1h对应的分解温度±(20～40)℃，并控制热压成型设备的上板与下板温度相差至少10℃；当6＜t≤40mm时，控制热压成型的温度为硫化剂半衰期为1h对应的分解温度±(20～40)℃；
(3)将坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为1～20MPa、温度为0～120℃，并在该压力和温度条件下保持1～24h，通过卸压法或升温法使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化橡胶泡沫材料；
(4)将具有梯度泡孔结构的预硫化橡胶泡沫材料在150～250℃硫化1～3h，即得具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法的技术方案中，所述填料为白炭黑、炭黑、石墨烯、碳纳米管、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸钙、氧化锌、石英粉、中空玻璃珠、硅藻土、蒙脱土、沸石以及高岭土中的至少一种。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法的技术方案中，发泡剂包括二氧化碳、氮气、氩气、空气以及低级烷烃，低级烷烃通常指碳原子数不超过8个的烷烃，常用的有丁烷、戊烷等。步骤(3)中对反应釜温度和压力的控制，可以使发泡剂处于超临界状态进行超临界发泡，也可以让发泡剂处于高压气态下进行发泡。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法的技术方案中，根据实际加工对象的不同，步骤(1)在制备混炼胶时还可以添加橡胶加工助剂，橡胶加工助剂为常规橡胶加工过程中使用的橡胶加工助剂，包括润滑剂、分散剂、防老剂、结构化控制剂等。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法的技术方案中，采用卸压法使坯体发泡时的平均卸压速率通常为0.5～50MPa/s。
上述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法的技术方案中，硫化剂的选择与常规橡胶加工时的选择原则相同，硫化剂包括硫磺、含硫化合物、有机过氧化物、金属氧化物及胺类化合物等，例如，硫磺、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、过氧化二异丙苯、过氧苯甲酰、氧化锌、氧化镁等。
与现有技术相比，本发明产生了以下有益的技术效果：
1.本发明提供的具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料是一种新型泡孔结构的发泡橡胶材料，该橡胶泡沫材料以橡胶作为基体材料，基体材料中的泡孔结构的孔径沿着基体材料的厚度方向，从一侧向另一侧呈连续的梯度变化或者从两侧向中间呈连续的梯度变化。本发明提供的橡胶泡沫材料同时具有橡胶材料和梯度多孔材料的优势，相比于泡孔尺寸均一的橡胶发泡材料而言，本发明提供的梯度泡孔橡胶材料的压缩性能、吸音性能、强度等随着泡孔孔径的梯度变化而变化，该材料在生物医学、交通运输、电子学、声学以及航空航天等很多方面都具有应用优势与潜在应用价值。
2.本发明提供的具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，实现了泡孔结构的孔径沿着基体材料的厚度方向，从一侧向另一侧呈连续的梯度变化或者从两侧向中间呈连续的梯度变化，能够克服层叠法制备的泡沫材料中泡孔结构的“阶梯”变化的不足，不存在层间的结合力弱、界面致密等缺点。
3.本发明还提供了一种具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，该方法通过对热压成型制备坯体时进行温度控制，进而控制坯体的预硫化程度，形成预硫化程度沿厚度方向梯度变化的坯体，对预硫化程度梯度变化的坯体进行发泡，随着预硫化程度由低到高，发泡得到的泡孔尺寸呈现由大到小的梯度变化，这一思路与现有制备梯度泡孔结构的聚合物发泡材料时采用的层叠热压形法、采用不同异相成核剂调节泡孔尺寸或采用单口模具控制发泡剂在基体中的吸附以形成浓度梯度方法不同，本发明为梯度聚合物发泡材料的制备提供新的思路。
4.本发明所述方法的操作简单、工艺可控性好，设备要求低，采用现有设备即可实现生产，具有易于推广应用的特点。
附图说明
图1是实施例1制备的具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料的扫描电镜图。
图2是实施例2制备的具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料的扫描电镜图。
图3是对比例1制备的硅橡胶泡沫材料的扫描电镜图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明提供的具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料及其制备方法作进一步说明。有必要指出，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员根据上述发明内容，对本发明做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，仍属于发明保护的范围。
下述各实施例中采用的橡胶生胶、硫化剂及填料等均为市售商品，下述各实施例中采用的白炭黑的比表面积为200±20m2/g，平均一次粒子直径为12nm。
实施例1
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将硅橡胶生胶100质量份、白炭黑20质量份、羟基硅油6质量份与过氧化二异丙苯1.5质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备硅橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为110℃、下板温度为140℃，成型压力为10MPa，在真空条件下保压6min后得到厚度为2mm的片状坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向、从一侧向另一侧呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为12MPa、温度为100℃，并在该压力和温度条件下保持2h，以约为10MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料置于烘箱中，在180℃硫化3h，即得具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。
将本实施例制备的具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料在液氮中淬断，采用日本电子公司(JEOL)的JSM-7500F型扫描电镜对断面进行测试，结果如图1所示。由图1可知，硅橡胶泡沫材料的泡孔尺寸和泡孔密度沿其厚度方向、从一侧向另一侧呈连续的梯度变化，即图1中的泡孔尺寸从a区域一侧向c区域一侧逐渐减小，其中，在热压成型时处于温度较低的上板一侧具有较大泡孔，在热压成型时处于温度较高的下板一侧具有较小泡孔，该硅橡胶泡沫材料中的泡孔为闭孔结构的泡孔，泡孔直径统计数据见表1。
实施例2
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将硅橡胶生胶100质量份、白炭黑20质量份、六甲基二硅胺烷8质量份与2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷4质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备硅橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为120℃、下板温度为150℃，成型压力为10MPa，在真空条件下保压5min后得到厚度为2mm的片状坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为14MPa、温度为90℃，并在该压力和温度条件下保持2h，以约为12MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料置于烘箱中，在200℃硫化2.5h，即得具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。
将本实施例制备的具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料在液氮中淬断，采用日本电子公司(JEOL)的JSM-7500F型扫描电镜对断面进行测试，结果如图2所示。由图2可知，硅橡胶泡沫材料的泡孔尺寸和泡孔密度沿其厚度方向、从一侧向另一侧呈连续的梯度变化，即图2中的泡孔尺寸从a区域一侧向c区域一侧逐渐减小，其中，在热压成型时处于温度较低的上板一侧具有较大泡孔，在热压成型时处于温度较高的下板一侧具有较小泡孔，该硅橡胶泡沫材料中的泡孔为闭孔结构的泡孔，泡孔直径统计数据见表1。
对比例1
本对比例中制备硅橡胶泡沫材料，制备过程与工艺条件与实施例1基本相同，不同之处仅在于步骤(2)在真空压膜机上热压成型制备硅橡胶坯体时，真空压膜机的上板和下板温度均采用125℃。
将本对比例制备的硅橡胶泡沫材料在液氮中淬断，采用日本电子公司(JEOL)的JSM-7500F型扫描电镜对断面进行测试，结果如图3所示。由图3可知，本对比例制备的硅橡胶泡沫材料并不具有梯度泡孔结构，泡孔直径统计数据见表1。实施例1、2之比的硅橡胶泡沫材料的平均泡孔直径从a区域的210～230μm逐渐减小至c区域的110～140μm，而对比例1中的硅橡胶泡沫材料各区域的平均泡孔直径均在30μm左右。由表1中的硅橡胶泡沫材料的泡孔直径统计数据可知，本发明所述方法通过对热压成型步骤进行温度控制，可以制备出梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。
表1实施例1、2及对比例1制备的硅橡胶泡沫材料的泡孔直径
平均泡孔直径(μm) 实施例1(图1) 实施例2(图2) 对比例1(图3)
a区域 219.38 216.52 30.60
b区域 171.46 176.26 28.79
c区域 131.37 118.90 29.67
实施例3
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将硅橡胶生胶100质量份、白炭黑20质量份、六甲基二硅胺烷8质量份与过氧化二异丙苯1.5质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备硅橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为125℃、下板温度为125℃，成型压力为10MPa，在真空条件下保压6min后得到厚度为8mm的片状坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向，从两侧向中间呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为16MPa、温度为80℃，并在该压力和温度条件下保持4h，以约为20MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料置于烘箱中，在250℃硫化1h，即得具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。
实施例4
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将硅橡胶生胶100质量份、白炭黑20质量份、羟基硅油6质量份与过氧化二异丙苯10质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备硅橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为100℃、下板温度为120℃，成型压力为5MPa，在真空条件下保压5min后得到厚度为8mm的片状坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向，从两侧向中间呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入氮气作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为3MPa，温度为0℃，并在该压力和温度条件下保持24h，然后以约为100Pa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压，将样品取出置于140℃的烘箱中处理30min使其升温发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化硅橡胶泡沫材料置于烘箱中，在180℃硫化3h，即得具有梯度泡孔结构的硅橡胶泡沫材料。
实施例5
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的天然橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将天然橡胶生胶加入密炼机中进行塑炼，塑炼温度为120℃，时间为10min。将塑炼后的天然橡胶生胶100质量份、硫磺3质量份、促进剂M 0.7质量份、氧化锌5质量份、硬脂酸0.5质量份加入密炼机中，在120℃混炼20min，得到混炼胶。
(2)制备天然橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为125℃、下板温度为145℃，成型压力为10MPa，在真空条件下保压10min后得到厚度为2mm的片状坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入氮气作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为15MPa、温度为100℃，并在该压力和温度条件下保持2h，以约为15MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化天然橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化天然橡胶泡沫材料置于烘箱中，在150℃硫化2h，即得具有梯度泡孔结构的天然橡胶泡沫材料。
实施例6
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的丁苯橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将丁苯橡胶生胶100质量份、碳纳米管2质量份以及过氧化二异丙苯1质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备丁苯橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为100℃、下板温度为90℃，成型压力为10MPa，在真空条件下保压20min后得到厚度为40mm的坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向，从两侧向中间呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入空气作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为15MPa、温度为100℃，并在该压力和温度条件下保持6h，以约为50MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化丁苯橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化丁苯橡胶泡沫材料置于烘箱中，在180℃硫化2h，即得具有梯度泡孔结构的丁苯橡胶泡沫材料。
实施例7
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的顺丁橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将顺丁橡胶生胶100质量份、硅藻土粉末100质量份以及硫磺1.5质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备顺丁橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为140℃、下板温度为120℃，成型压力为10MPa，在真空条件下保压8min后得到厚度为6mm的坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向，从两侧向中间呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入戊烷作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为4MPa、温度为80℃，并在该压力和温度条件下保持2.5h，以约为18MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化顺丁橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化顺丁橡胶泡沫材料置于烘箱中，在160℃硫化3h，即得具有梯度泡孔结构的顺丁橡胶泡沫材料。
实施例8
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的异戊橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将异戊橡胶生胶100质量份、高岭土粉末50质量份以及硫磺2.5质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备异戊橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为160℃、下板温度为145℃，成型压力为10MPa，在真空条件下保压1min后得到厚度为1mm的坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为1MPa、温度为50℃，并在该压力和温度条件下保持1h，再以约为1MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压，得到具有梯度泡孔结构的预硫化异戊橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化异戊橡胶泡沫材料置于烘箱中，在160℃硫化2h，即得具有梯度泡孔结构的异戊橡胶泡沫材料。
实施例9
本实施例中，提供具有梯度泡孔结构的氟橡胶泡沫材料的制备方法，步骤如下：
(1)制备混炼胶
将氟橡胶生胶100质量份、炭黑45质量份以及过氧化二苯甲酰2质量份加入密炼机中，混炼20min后得到混炼胶。
(2)制备氟橡胶坯体
将混炼胶置于真空压膜机上热压成型，控制真空压膜机的上板温度为140℃、下板温度为125℃，成型压力为8MPa，在真空条件下保压6min后得到厚度为3mm的坯体，该坯体的预硫化程度沿着厚度方向呈梯度变化。
(3)发泡
将步骤所得坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳作为发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为12MPa、温度为80℃，并在该压力和温度条件下保持2h，以约为16MPa/s的平均降压速率将反应釜中的压力降至常压使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化氟橡胶泡沫材料。
(4)后硫化
将具有梯度泡孔结构的预硫化氟橡胶泡沫材料置于烘箱中，在170℃硫化2h，即得具有梯度泡孔结构的氟橡胶泡沫材料。

Claims (10)

1.具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，其特征在于该橡胶泡沫材料以橡胶作为基体材料，基体材料中的泡孔结构的孔径沿着基体材料的厚度方向，从一侧向另一侧呈连续的梯度变化或者从两侧向中间呈连续的梯度变化。
2.根据权利要求1所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，其特征在于，基体材料中的泡孔结构为闭孔结构的泡孔。
3.根据权利要求1或2所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，其特征在于，基体材料包括天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、硅橡胶以及氟橡胶。
4.根据权利要求1或2所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，其特征在于，该橡胶泡沫材料呈片状或板状。
5.根据权利要求3所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料，其特征在于，该橡胶泡沫材料呈片状或板状。
6.权利要求1至5中任一权利要求所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
(1)将橡胶生胶或者塑炼后的橡胶生胶100质量份、填料0～200质量份与硫化剂0.5～10质量份混炼制成混炼胶；
(2)将混炼胶热压成型制成厚度为t mm的坯体，控制热压成型的压力为5～10MPa，热压成型时间为1～20min，通过对热压成型的温度进行控制，得到预硫化程度沿厚度方向梯度变化的坯体；
当1≤t≤6mm时，控制热压成型的温度为硫化剂半衰期为1h对应的分解温度±(20～40)℃，并控制热压成型设备的上板与下板温度相差至少10℃；当6＜t≤40mm时，控制热压成型的温度为硫化剂半衰期为1h对应的分解温度±(20～40)℃；
(3)将坯体置于高压反应釜中，向高压反应釜中通入发泡剂，然后调整并控制高压反应釜内的压力为1～20MPa、温度为0～120℃，并在该压力和温度条件下保持1～24h，通过卸压法或升温法使坯体发泡，得到具有梯度泡孔结构的预硫化橡胶泡沫材料；
(4)将具有梯度泡孔结构的预硫化橡胶泡沫材料在150～250℃硫化1～3h，即得具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料。
7.根据权利要求6所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述填料为白炭黑、炭黑、石墨烯、碳纳米管、二氧化钛、三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸钙、氧化锌、石英粉、中空玻璃珠、硅藻土、蒙脱土、沸石以及高岭土中的至少一种。
8.根据权利要求6或7所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于，发泡剂包括二氧化碳、氮气、氩气、空气以及低级烷烃。
9.根据权利要求6或7所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)在制备混炼胶时还添加了橡胶加工助剂。
10.根据权利要求6或7所述具有梯度泡孔结构的橡胶泡沫材料的制备方法，其特征在于，采用卸压法使坯体发泡时的平均卸压速率为0.5～50MPa/s。
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