CN111621054A - 微发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微发泡材料及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：提供基体材料，所述基体材料包括聚合物和填料；将所述基体材料熔融挤出得到预混物；将所述预混物于超临界流体微孔注塑设备中制备成微发泡材料，其中，所述超临界流体微孔注塑设备的注射速度为30mm/s～150mm/s，保压压力为5MPa～80MPa，保压时间为1s～13s，所述微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向，所述取向泡孔呈椭圆形，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸为200μm～700μm，短轴的平均尺寸为50μm～230μm。本发明的制备方法不仅绿色环保，生成效率高，而且所获得的微发泡材料具有优异的力学性能。

Description

微发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种微发泡材料及其制备方法。
背景技术
微发泡材料独特的气固两相结构赋予了它具有更好的韧性、隔热、隔音等性能，因此，可广泛应用于食品包装、汽车工业、航空航天、隔热、隔音等领域。
在微发泡材料中，泡孔结构直接影响微发泡材料的力学性能，而取向泡孔能有效提高微发泡材料的冲击强度。目前，取向泡孔可通过连续挤出发泡、釜压发泡及二次开模微孔注塑工艺等方式制备。其中，连续挤出发泡和釜压发泡制备的微发泡材料需要二次加工成型才可作为产品使用。而二次开模微孔注塑工艺制备的微发泡材料的取向泡孔的取向方向与开模方向平行，与熔体流动方向垂直，且该方法需要的开模距离比较大(8mm～41mm)，微发泡材料的发泡倍率高，导致微发泡材料的强度较低，限制了微发泡材料的应用场合。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种微发泡材料及其制备方法；所述制备方法不仅绿色环保，生成效率高，而且所获得的微发泡材料具有优异的力学性能。
一种微发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
提供基体材料，所述基体材料包括聚合物和填料；
将所述基体材料熔融挤出得到预混物；
将所述预混物于超临界流体微孔注塑设备中制备成微发泡材料，其中，所述超临界流体微孔注塑设备的注射速度为30mm/s～150mm/s，保压压力为5MPa～80MPa，保压时间为1s～13s，所述微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向。
在其中一个实施例中，所述超临界流体微孔注塑设备的开模距离为0.1mm～4mm。
在其中一个实施例中，所述超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为160℃～290℃，模具温度为30℃～100℃，料筒内背压为5MPa～20MPa。
在其中一个实施例中，所述超临界流体微孔注塑设备的注射量为满射，注射压力为90MPa～200MPa。
在其中一个实施例中，所述超临界流体微孔注塑设备的保压压力为10MPa～80MPa，保压时间为1s～12s。
在其中一个实施例中，所述超临界流体微孔注塑设备的超临界流体的注入压力为7MPa～25MPa，所述超临界流体的注入量为所述预混物总质量的0.1％～10％。
在其中一个实施例中，所述基体材料中，所述填料的质量百分含量大于0小于等于20％。
在其中一个实施例中，所述聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯中的至少一种，所述填料包括二氧化硅、碳酸钙、聚四氟乙烯、滑石粉、炭黑、粘土、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种。
一种微发泡材料，如上述制备方法得到，所述微发泡材料的取向泡孔呈椭圆形，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸为200μm～700μm，短轴的平均尺寸为50μm～230μm，所述微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向。
在其中一个实施例中，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸与短轴的平均尺寸的比值大于等于2:1。
本发明采用超临界流体微孔注塑设备制备微发泡材料，在制备过程中，超临界流体作为发泡剂，扩散并溶解于预混物的熔体中，注射过程中，由于剪切力方向平行于熔体流动方向，所以在浇口处形成的泡孔在剪切力的作用下成为取向泡孔，且取向方向平行于熔体流动方向。然后在保压阶段，确保形成的取向泡孔保留下来，并通过二次开模制备得到具有一定减重的微发泡材料。该制备方法不仅绿色环保，生成效率高，而且，所获得的微发泡材料的力学性能优异，表面无明显熔接痕、无收缩、几何精度更高，适用范围广。
附图说明
图1为本发明实施例3得到的微发泡材料的取向泡孔的电镜照片。
具体实施方式
以下将对本发明提供的微发泡材料及其制备方法作进一步说明。
本发明提供的微发泡材料的制备方法包括以下步骤：
S1，提供基体材料，所述基体材料包括聚合物和填料；
S2，将所述基体材料熔融挤出得到预混物；
S3，将所述预混物于超临界流体微孔注塑设备中制备成微发泡材料，其中，所述超临界流体微孔注塑设备的注射速度为30mm/s～150mm/s，保压压力为5MPa～80MPa，保压时间为1s～13s，所述微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向。
步骤S1中，所述聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯中的至少一种。
在基体材料中，加入填料可以增大泡孔密度，并提高熔体强度，有利于在微孔注塑过程中制备取向泡孔。然而，填料在基体材料中的含量若太高，一方面不利于加工，另一方面填料容易分散不均匀，不利于发泡，且容易形成缺陷，损害材料的力学性能。因此，在基体材料中，所述填料的质量百分含量优选大于0小于等于20％，进一步优选为大于等于0.1小于等于20％。
所述填料包括二氧化硅、碳酸钙、聚四氟乙烯、滑石粉、炭黑、粘土、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种。其中，当填料包括炭黑、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种时，所获得的微发泡材料具有较好的导电性能，适用于光电子器件、能源、传感器、及电磁屏蔽、金属防腐等领域的应用。
步骤S3中，将预混物置于超临界流体微孔注塑设备后，以超临界流体作为发泡剂，扩散并溶解至预混物的熔体中。注射过程中，由于剪切力方向平行于熔体流动方向，所以在浇口处形成的泡孔在剪切力的作用下成为取向泡孔，取向方向平行于熔体流动方向。然后在保压阶段，确保形成的取向泡孔能够保留下来。
由于微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向，所以取向泡孔能显著提高微发泡材料的冲击性能，且取向泡孔的取向程度越高，冲击性能越好。
而且，本发明得到的微发泡材料相较于泡孔取向方向垂直于熔体流动方向的微发泡材料减重更小，力学强度更高，更适用于对材料有一定强度要求的场所。
具体的，所述超临界流体包括二氧化碳、氮气中的至少一种。考虑到熔体具有一定压力，为使超临界流体能够顺利注入螺杆中，并与熔体混合均匀，需要在注入超临界流体时提供一定的注入压力。所述超临界流体的注入压力为7MPa～25MPa，优选为10MPa～23MPa。
考虑到超临界流体在熔体中有一定的溶解度范围，所述超临界流体的注入量为所述预混物总质量的0.1％～10％。
进一步的，当所述超临界流体为二氧化碳时，所述二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的0.5％～10％，优选为2％～9％。当所述超临界流体为氮气时，所述氮气的注入量为所述预混物总质量的0.1％～5％，优选为0.2％～4％。
具体的，影响微孔注塑成型的加工参数主要包括熔体温度、模具温度、注射量、注射速度、保压压力等。
考虑到聚合物的熔点及适合加工的温度范围，因此，所述超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为160℃～290℃，优选为170℃～290℃。
同时，考虑到注射到模具内熔体会快速冷却，因此，所述超临界流体微孔注塑设备的模具温度为30℃～100℃，优选为30℃～90℃。
超临界流体作为发泡剂，扩散溶解至预混物的熔体后，为了保持预混物/发泡剂为均一体系，需要维持一定的压力，因此，所述超临界流体微孔注塑设备的料筒内背压为5MPa～20MPa，优选为8MPa～20MPa。
同时，考虑到预混物/发泡剂能顺利注射到模具中，且可获得较为均匀的泡孔，因此，所述超临界流体微孔注塑设备的注射量为满射；注射压力为90MPa～200MPa，优选为100MPa～200MPa；所述超临界流体微孔注塑设备的注射速度优选为50mm/s～150mm/s。
在保压阶段，既要确保在注塑阶段形成的取向泡孔不消失，又要缩小取向泡孔的尺寸分布，使得最终形成的取向泡孔更均匀，因此，所述超临界流体微孔注塑设备的保压压力优选为10MPa～80MPa；保压时间优选为1s～12s。
具体的，经微孔注塑成型得到微发泡材料预成品后，通过调节超临界流体微孔注塑设备的开模距离控制微发泡材料制品的密度，使微发泡材料预成品在开模后能膨胀填满开模提供的发泡空间，使最终微发泡材料的密度达到预设密度，且随着开模距离的增大，微发泡材料的密度逐渐减小。但是，随着开模距离变大，原本取向方向平行于熔体流动方向的泡孔的取向度会减小甚至解取向，若开模距离继续增大，泡孔的取向方向则会变成垂直于熔体流动方向，从而降低最终微发泡材料的密度，力学性能也随密度下降。因此，所述超临界流体微孔注塑设备的开模距离为0.1mm～4mm，优选为0.5mm～3mm。
本发明的制备方法以超临界流体作为发泡剂，绿色环保、成本低；而且，本发明采用微孔注塑成型的方法，单一制品的制备时间仅需1min左右，生产效率高。
本发明还提供一种微发泡材料，如上述制备方法得到，所述微发泡材料的取向泡孔呈椭圆形，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸为200μm～700μm，短轴的平均尺寸为50μm～230μm，所述微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向。
所述取向泡孔的长轴的平均尺寸与短轴的平均尺寸的比值大于等于2:1，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸与短轴的平均尺寸的比值越大，微发泡材料的力学性能越佳。但是，考虑到制备的难度以及经济性，因此，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸与短轴的平均尺寸的比值优选为2～7：1。
本发明的微发泡材料的表面无明显熔接痕、无收缩、几何精度更高，而且，本发明的微发泡材料具有优异的力学性能，适用范围更广。
以下，将通过以下具体实施例对所述微发泡材料及其制备方法做进一步的说明。
实施例1：
称取95重量份的聚乙烯和5重量份的滑石粉，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的2％，超临界氮气的注入压力为23MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为22MPa，模具温度为40℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为80mm/s，保压压力为10MPa，保压时间为1s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例2：
称取99重量份的聚丙烯和1重量份的聚四氟乙烯，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的5％，超临界二氧化碳的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为14MPa，模具温度为30℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为100mm/s，保压压力为5MPa，保压时间为13s，开模距离为3mm，成型得到微发泡材料。
实施例3：
称取92重量份的聚丙烯和8重量份的滑石粉，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的4％，超临界氮气的注入压力为25MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为24MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为130mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为10s，开模距离为0.1mm，成型得到微发泡材料，微发泡材料的取向泡孔的电镜照片如图1所示。
实施例4：
称取80重量份的聚苯乙烯和20重量份的碳酸钙，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的0.1％，超临界氮气的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为260℃，料筒内背压为14MPa，模具温度为90℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为120mm/s，保压压力为80MPa，保压时间为1s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例5：
称取90重量份的聚丙烯和10重量份的二氧化硅，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的9％，超临界二氧化碳的注入压力为12MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为10MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为30mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为3s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例6：
称取80重量份的聚丙烯和20重量份的碳酸钙，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的0.2％，超临界氮气的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为9MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为120mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为6s，开模距离为2mm，成型得到微发泡材料。
实施例7：
称取99.5重量份的聚碳酸酯和0.5重量份的二氧化硅，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的0.5％，超临界二氧化碳的注入压力为6MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为290℃，料筒内背压为5MPa，模具温度为100℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为80mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为5s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例8：
称取95重量份的聚乳酸和5重量份的碳酸钙，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的5％，超临界氮气的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为160℃，料筒内背压为10MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为120mm/s，保压压力为60MPa，保压时间为4s，开模距离为4mm，成型得到微发泡材料。
实施例9：
称取99.5重量份的聚丙烯和0.5重量份的聚四氟乙烯，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的2％，超临界二氧化碳的注入压力为7MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为6MPa，模具温度为80℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为150mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为12s，开模距离为2mm，成型得到微发泡材料。
实施例10：
称取95重量份的聚丙烯和5重量份的滑石粉，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的10％，超临界二氧化碳的注入压力为7MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为6MPa，模具温度为50℃，注射压力为120MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为60mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为2s，开模距离为3mm，成型得到微发泡材料。
对比例1：
称取99重量份的聚丙烯和1重量份的滑石粉，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中，超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为13MPa，模具温度为40℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为80mm/s，保压压力为10MPa，保压时间为5s，成型得到实心材料。
对比例2：
对比例2与实施例1的区别仅在于，对比例2的注射速度为20mm/s。
对比例3：
对比例3与实施例1的区别仅在于，对比例3的开模距离为5mm。
对比例4：
对比例4与实施例1的区别仅在于，对比例4的开模距离为8mm。
对比例5：
对比例5与实施例1的区别仅在于，对比例5的保压压力为100MPa。
对比例6：
对比例6与实施例1的区别仅在于，对比例6的保压压力为120MPa。
对比例7：
对比例7与实施例1的区别仅在于，对比例7的保压时间为15s。
对比例8：
对比例8与实施例1的区别仅在于，对比例7的保压时间为17s。
将实施例1～10和对比例1～8的材料采用ZEISS扫描电子显微镜进行泡孔结构表征，结果为：实施例1～10的微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向，对比例1为实心材料，对比例2、3、5～8的微发泡材料的泡孔未取向，对比例4的微发泡材料的取向泡孔的取向方向垂直于熔体流动方向。
同时，将实施例1～10和对比例1～8的材料采用悬臂梁冲击强度试验机，依据标准：GB/T1843进行力学性能表征，具体结果见表1。
表1
Figure BDA0001980342140000111
Figure BDA0001980342140000121
实施例11：
称取95重量份的聚乙烯和5重量份的碳纳米管，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的2％，超临界氮气的注入压力为23MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为22MPa，模具温度为40℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为80mm/s，保压压力为10MPa，保压时间为1s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例12：
称取99重量份的聚丙烯和1重量份的石墨烯，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的5％，超临界二氧化碳的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为14MPa，模具温度为30℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为100mm/s，保压压力为5MPa，保压时间为13s，开模距离为3mm，成型得到微发泡材料。
实施例13：
称取92重量份的聚丙烯和8重量份的碳纳米管，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的4％，超临界氮气的注入压力为25MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为24MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为130mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为10s，开模距离为0.1mm，成型得到微发泡材料，微发泡材料的取向泡孔的电镜照片如图1所示。
实施例14：
称取80重量份的聚苯乙烯和20重量份的石墨，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的0.1％，超临界氮气的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为260℃，料筒内背压为14MPa，模具温度为90℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为120mm/s，保压压力为80MPa，保压时间为1s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例15：
称取90重量份的聚丙烯和10重量份的炭黑，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的9％，超临界二氧化碳的注入压力为12MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为10MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为30mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为3s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例16：
称取80重量份的聚丙烯和20重量份的石墨，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的0.2％，超临界氮气的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为9MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为120mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为6s，开模距离为2mm，成型得到微发泡材料。
实施例17：
称取99.5重量份的聚碳酸酯和0.5重量份的炭黑，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的0.5％，超临界二氧化碳的注入压力为6MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为290℃，料筒内背压为5MPa，模具温度为100℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为80mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为5s，开模距离为1mm，成型得到微发泡材料。
实施例18：
称取95重量份的聚乳酸和5重量份的石墨，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界氮气的注入量为所述预混物总质量的5％，超临界氮气的注入压力为15MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为160℃，料筒内背压为10MPa，模具温度为60℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为120mm/s，保压压力为60MPa，保压时间为4s，开模距离为4mm，成型得到微发泡材料。
实施例19：
称取99.5重量份的聚丙烯和0.5重量份的石墨烯，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的2％，超临界二氧化碳的注入压力为7MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为6MPa，模具温度为80℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为150mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为12s，开模距离为2mm，成型得到微发泡材料。
实施例20：
称取95重量份的聚丙烯和5重量份的碳纳米管，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中；其中，超临界二氧化碳的注入量为所述预混物总质量的10％，超临界二氧化碳的注入压力为7MPa；超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为210℃，料筒内背压为6MPa，模具温度为50℃，注射压力为120MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为60mm/s，保压压力为40MPa，保压时间为2s，开模距离为3mm，成型得到微发泡材料。
对比例9：
称取99重量份的聚丙烯和1重量份的碳纳米管，经高速混合机混合后得到基体材料。再将基体材料加入挤出机中，熔融挤出得到预混物。
将预混物加入超临界流体微孔注塑设备中，超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为200℃，料筒内背压为13MPa，模具温度为40℃，注射压力为150MPa，注射量为20cm3，满射，注射速度为80mm/s，保压压力为10MPa，保压时间为5s，成型得到实心材料。
对比例10：
对比例10与实施例13的区别仅在于，对比例2的注射速度为20mm/s。
对比例11：
对比例11与实施例13的区别仅在于，对比例3的开模距离为5mm。
对比例12：
对比例12与实施例13的区别仅在于，对比例4的开模距离为8mm。
对比例13：
对比例13与实施例13的区别仅在于，对比例5的保压压力为100Mpa。
对比例14：
对比例14与实施例13的区别仅在于，对比例6的保压压力为120Mpa。
对比例15：
对比例15与实施例13的区别仅在于，对比例7的保压时间为15s。
对比例16：
对比例16与实施例13的区别仅在于，对比例7的保压时间为17s。
将实施例11～20和对比例9～16的材料采用ZEISS扫描电子显微镜进行泡孔结构表征，结果为：实施例11～20的微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向，对比例9为实心材料，对比例10、11、13～16的微发泡材料的泡孔未取向，对比例12的微发泡材料的取向泡孔的取向方向垂直于熔体流动方向。
同时，将实施例11～20和对比例9～16的材料采用悬臂梁冲击强度试验机，依据标准：GB/T1843进行力学性能表征，具体结果见表2。
表2
Figure BDA0001980342140000171
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 (10)

1.一种微发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基体材料，所述基体材料包括聚合物和填料；
将所述基体材料熔融挤出得到预混物；
将所述预混物于超临界流体微孔注塑设备中制备成微发泡材料，其中，所述超临界流体微孔注塑设备的注射速度为30mm/s～150mm/s，保压压力为5MPa～80MPa，保压时间为1s～13s，所述微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向。
2.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于，所述超临界流体微孔注塑设备的开模距离为0.1mm～4mm。
3.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于，所述超临界流体微孔注塑设备的螺杆温度为160℃～290℃，模具温度为30℃～100℃，料筒内背压为5MPa～20MPa。
4.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于，所述超临界流体微孔注塑设备的注射量为满射，注射压力为90MPa～200MPa。
5.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于，所述超临界流体微孔注塑设备的保压压力为10MPa～80MPa，保压时间为1s～12s。
6.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于，所述超临界流体微孔注塑设备的超临界流体的注入压力为7MPa～25MPa，所述超临界流体的注入量为所述预混物总质量的0.1％～10％。
7.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于，所述基体材料中，所述填料的质量百分含量大于0小于等于20％。
8.根据权利要求1所述的微发泡材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸、聚碳酸酯中的至少一种，所述填料包括二氧化硅、碳酸钙、聚四氟乙烯、滑石粉、炭黑、粘土、碳纳米管、石墨、石墨烯中的至少一种。
9.一种微发泡材料，其特征在于，如权利要求1～8任一项所述制备方法得到，所述微发泡材料的取向泡孔呈椭圆形，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸为200μm～700μm，短轴的平均尺寸为50μm～230μm，所述微发泡材料的取向泡孔的取向方向平行于熔体流动方向。
10.根据权利要求9所述的微发泡材料，其特征在于，所述取向泡孔的长轴的平均尺寸与短轴的平均尺寸的比值大于等于2:1。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112920583A (zh) * 2021-04-14 2021-06-08 中国科学院长春应用化学研究所 一种具有快速结晶能力的聚l-乳酸发泡材料及其制备方法
WO2022118053A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polylactic acid-based foam and method for its production
CN114806023A (zh) * 2022-06-13 2022-07-29 东莞兆阳兴业塑胶制品有限公司 一种浮水器材发泡材料及其制备方法
CN115403815A (zh) * 2022-10-08 2022-11-29 郑州大学 一种具有取向泡孔的微孔泡沫材料的制备方法
CN115785565A (zh) * 2022-12-15 2023-03-14 南京大学 一种吸波导热梯度型微孔泡沫材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5158986A (en) * 1991-04-05 1992-10-27 Massachusetts Institute Of Technology Microcellular thermoplastic foamed with supercritical fluid
CN101786310A (zh) * 2010-01-12 2010-07-28 华东理工大学 应用超临界流体注射成型制备微孔聚砜类发泡材料的方法
CN109265825A (zh) * 2018-09-06 2019-01-25 江苏科技大学 一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5158986A (en) * 1991-04-05 1992-10-27 Massachusetts Institute Of Technology Microcellular thermoplastic foamed with supercritical fluid
CN101786310A (zh) * 2010-01-12 2010-07-28 华东理工大学 应用超临界流体注射成型制备微孔聚砜类发泡材料的方法
CN109265825A (zh) * 2018-09-06 2019-01-25 江苏科技大学 一种聚丙烯或聚丙烯复合物发泡制品及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PENGKE HUANG ET AL.: "Enhanced dispersion, flame retardancy and mechanical properties of polypropylene/intumescent flame retardant composites via supercritical CO2 foaming followed by defoaming", 《COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022118053A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polylactic acid-based foam and method for its production
CN112920583A (zh) * 2021-04-14 2021-06-08 中国科学院长春应用化学研究所 一种具有快速结晶能力的聚l-乳酸发泡材料及其制备方法
CN112920583B (zh) * 2021-04-14 2022-05-06 中国科学院长春应用化学研究所 一种具有快速结晶能力的聚l-乳酸发泡材料及其制备方法
CN114806023A (zh) * 2022-06-13 2022-07-29 东莞兆阳兴业塑胶制品有限公司 一种浮水器材发泡材料及其制备方法
CN115403815A (zh) * 2022-10-08 2022-11-29 郑州大学 一种具有取向泡孔的微孔泡沫材料的制备方法
CN115403815B (zh) * 2022-10-08 2023-05-12 郑州大学 一种具有取向泡孔的微孔泡沫材料的制备方法
CN115785565A (zh) * 2022-12-15 2023-03-14 南京大学 一种吸波导热梯度型微孔泡沫材料及其制备方法

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