CN114872258A - 一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，它包括高温高压超临界CO2间歇式降压法发泡装置的搭建、聚乳酸形状记忆微孔发泡材料的制备过程和性能测试。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明围绕可重复使用的防撞吸能结构的需要，基于系统开展新型形状记忆聚合物发泡材料的制备工艺、宏观力学性能、吸能性能、形状回复性能的研究，从而设计出适用于防撞吸能结构的发泡材料最优制备工艺，并将其应用于隧道工程中，利用形状记忆性能，使发泡结构防撞设施通过简单处理即可恢复形状，重复利用，从而节约成本，提升经济效益。

Description

一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法
技术领域
本发明涉及聚合物发泡材料技术领域，具体是指一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法。
背景技术
聚合物发泡材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基础而其内部具有无数气泡的微孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料，也用于一些隧道工程防撞吸能结构中，目前研究较多的吸能材料有泡沫铝、泡沫铝-高分子复合材料、高分子微孔发泡材料等，以上材料均具有良好的能量吸收及阻尼性能，可制作成优良的能量吸收材料及减震材料，但是目前泡沫铝的制作成本仍然十分高昂，不利于其作为建筑防撞结构吸能材料的大面积使用，高分子微孔发泡材料多采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯(PU)等材料的制备，此类高分子发泡材料制作成本低，大量微孔的存在可以有效缓冲汽车冲击的动能，但吸能效果不理想，弹性过大，应用于隧道工程中容易引起汽车回弹引发二次事故，此外，上述几种吸能材料均是一次性材料，在被撞后内部结构破坏，需要重新更换。
因此，为了提高隧道工程中混凝土墙防护结构的“耐撞性”，研发并利用一种可重复使用的形状记忆聚合物高分子微孔发泡材料，用于隧道工程的防撞结构，具有重要的理论意义和应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对上述背景技术中提出的现有材料的不足，提供一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，它包括高温高压超临界CO2间歇式降压法发泡装置的搭建、聚乳酸形状记忆微孔发泡材料的制备过程和性能测试。
高温高压超临界CO2间歇式降压法发泡装置包括水冷装置、CO2气瓶、高压泵和温度控制器，所述的水冷装置内连接设有高压腔体，所述的高压腔体内放置设有样品，所述的水冷装置连接设有进水管和出水管，所述的高压腔体外部连接设有加热装置，所述的高压腔体内连接设有与温度控制器电性连接的温度传感器，所述的CO2气瓶连接设有与高压泵连接的主出气管，所述的出气管上连接设有冷却箱和开关阀，所述的高压泵与高压腔体内连通的副出气管，所述的副出气管上连接设有压力阀和气压表，所述的高压腔体连接设有排气管，所述的排气管上连接设有快速泄压阀。
3、根据权利要求1-2所述的一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的聚乳酸形状记忆微孔发泡材料的制备过程为具体步骤如下:
a：将准备好的样品颗粒装入高压腔体中，抽真空后密封(除去多余的空气和水分)。
b：将高压腔体放入水冷装置中，由高压泵注入超临界二氧化碳(scCOz)气体，检查高压腔体的气密性(若漏气，重复第一步)。
c：使用高压泵注入scCOz并将压力恒定在饱和压力。
d：调节加热器温度至饱和温度。
e：当实验达到饱和时间后，经高压高温卸压阀快速卸压，迅速将高压腔体浸入冷水浴中(操作时间小于10秒)，可以完成发泡。
4、根据权利要求1所述的一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的性能测试包括宏观力学性能表征、形状记忆性能与回复能力表征、冲击吸能性能表征和温度敏感性能测试。
采用以上方法后，本发明一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法具有如下优点：本发明围绕可重复使用的防撞吸能结构的需要，基于系统开展新型形状记忆聚合物发泡材料的制备工艺、宏观力学性能、吸能性能、形状回复性能的研究，从而设计出适用于防撞吸能结构的发泡材料最优制备工艺，并将其应用于隧道工程中，利用形状记忆性能，使发泡结构防撞设施通过简单处理即可恢复形状，重复利用，从而节约成本，提升经济效益。
附图说明
图1是本发明专利名称的一种形状记忆聚合物发泡材料的工艺示意图。
图2是本发明专利名称的一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法发泡装置结构示意图。
如图所示：1、水冷装置，2、CO2气瓶，3、高压泵，4、高压腔体，5、样品，6、进水管，7、出水管，8、加热装置，9、温度传感器，10、温度控制器，11、主出气管，12、冷却箱，13、开关阀，14、副出气管，15、压力阀，16、气压表，17、排气管，18、快速泄压阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1-2，一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，它包括高温高压超临界CO2间歇式降压法发泡装置的搭建、聚乳酸形状记忆微孔发泡材料的制备过程和性能测试。
高温高压超临界CO2间歇式降压法发泡装置包括水冷装置1、CO2气瓶2、高压泵3和温度控制器10，所述的水冷装置1内连接设有高压腔体4，所述的高压腔体4内放置设有样品5，所述的水冷装置1连接设有进水管6和出水管7，所述的高压腔体4外部连接设有加热装置8，所述的高压腔体4内连接设有与温度控制器10电性连接的温度传感器9，所述的CO2气瓶2连接设有与高压泵3连接的主出气管11，所述的出气管11上连接设有冷却箱12和开关阀13，所述的高压泵3与高压腔体4内连通的副出气管14，所述的副出气管14上连接设有压力阀15和气压表16，所述的高压腔体4连接设有排气管17，所述的排气管17上连接设有快速泄压阀18。
所述的聚乳酸形状记忆微孔发泡材料的制备过程为具体步骤如下:
a：将准备好的样品5颗粒装入高压腔体4中，抽真空后密封(除去多余的空气和水分)。
b：将高压腔体4放入水冷装置1中，由高压泵3注入超临界二氧化碳(scCOz)气体，检查高压腔体4的气密性(若漏气，重复第一步)。
c：使用高压泵3注入scCOz并将压力恒定在饱和压力。
d：调节加热器温度至饱和温度。
e：当实验达到饱和时间后，经高压高温卸压阀快速卸压，迅速将高压腔体浸入冷水浴中(操作时间小于10秒)，可以完成发泡。
所述的性能测试包括宏观力学性能表征、形状记忆性能与回复能力表征、冲击吸能性能表征和温度敏感性能测试。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。总而言之，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于：它包括高温高压超临界CO2间歇式降压法发泡装置的搭建、聚乳酸形状记忆微孔发泡材料的制备过程和性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于：高温高压超临界CO2间歇式降压法发泡装置包括水冷装置(1)、CO2气瓶(2)、高压泵(3)和温度控制器(10)，所述的水冷装置(1)内连接设有高压腔体(4)，所述的高压腔体(4)内放置设有样品(5)，所述的水冷装置(1)连接设有进水管(6)和出水管(7)，所述的高压腔体(4)外部连接设有加热装置(8)，所述的高压腔体(4)内连接设有与温度控制器(10)电性连接的温度传感器(9)，所述的CO2气瓶(2)连接设有与高压泵(3)连接的主出气管(11)，所述的出气管(11)上连接设有冷却箱(12)和开关阀(13)，所述的高压泵(3)与高压腔体(4)内连通的副出气管(14)，所述的副出气管(14)上连接设有压力阀(15)和气压表(16)，所述的高压腔体(4)连接设有排气管(17)，所述的排气管(17)上连接设有快速泄压阀(18)。
3.根据权利要求1-2所述的一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的聚乳酸形状记忆微孔发泡材料的制备过程为具体步骤如下:
a：将准备好的样品(5)颗粒装入高压腔体(4)中，抽真空后密封(除去多余的空气和水分)。
b：将高压腔体(4)放入水冷装置(1)中，由高压泵(3)注入超临界二氧化碳(scCOz)气体，检查高压腔体(4)的气密性(若漏气，重复第一步)。
c：使用高压泵(3)注入scCOz并将压力恒定在饱和压力。
d：调节加热器温度至饱和温度。
e：当实验达到饱和时间后，经高压高温卸压阀快速卸压，迅速将高压腔体浸入冷水浴中(操作时间小于10秒)，可以完成发泡。
4.根据权利要求1所述的一种形状记忆聚合物发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的性能测试包括宏观力学性能表征、形状记忆性能与回复能力表征、冲击吸能性能表征和温度敏感性能测试。
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