CN115678086A - 一种发泡材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及发泡材料领域，提供了一种发泡材料及其制备方法、发泡材料的应用、研磨材料。所述发泡材料，包括未发泡结构，以及分散在所述未发泡结构中的发泡结构，所述发泡结构内部具有多泡孔，其中发泡结构之间的平均距离大于泡孔之间的平均距离。本申请提供的发泡材料，发泡结构具有较好的粒径均匀性和分散均匀性，可以避免发泡材料形成皮芯结构，降低发泡材料表层与芯层由于散热不同导致的温度差异，从而赋予发泡材料性能均匀的优点。

Description

一种发泡材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请属于发泡材料技术领域，尤其涉及一种发泡材料及其制备方法、发泡材料的应用。
背景技术
发泡材料是一种以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基础，且其其内部具有泡孔的微孔材料。发泡材料由于具有轻质、隔热、隔音等特点，被广泛用于家庭日常用品、交通工具、绝缘材料、包装材料、电器、运动设施、电子产品和化学以及纺织等领域中。如发泡材料用于电子工业技术中，用于对需要进行平坦化的电子工业产品零部件或工业材料进行研磨处理，即聚合物发泡形成研磨材料。
发泡材料可以通过聚合物微球发泡制得，但制备过程中，聚合微球很难均匀分散，而且具有很宽的粒径分布，进而影响发泡材料的应用。以研磨材料为例，如图1所示，技术人员采用发泡微球制备聚氨酯研磨垫，这种方法制备聚氨酯研磨垫的流程包括：先通过高压悬浮聚合制得聚丙烯腈微球，微球内部通常含有低沸点烃类物质；然后通过加热，使得壳层聚合物到达Tg以上，内层低沸点物质受热气化膨胀，形成中空的发泡微球；最后把中空微球混入异氰酸酯与交联剂的混合物中，通过浇筑成型，快速固化，形成微孔材料。但是，通过这种方法制得的研磨垫，微球制备工艺复杂，且得到的材料泡孔孔径大小及分布不均匀；由于聚氨酯和微球存在密度差，导致微球在浇筑过程难以均匀分散，造成产品均一性差；受搅拌工艺的限制，微球的加入量受限，因此，产品孔隙率调节范围小。另一种制备聚氨酯研磨垫的方法如图2所示，包括：先合成热塑性的聚氨酯材料基材，通过基材成型得到聚氨酯片材，片材尺寸大于研磨垫尺寸(800mm×800mm×2mm)；然后加热片材至Tg以上，同时通入超临界气体，浸渍片材；最后通过快速泄压，使片材中浸渍的超临界气体气化膨胀，形成泡孔结构。通过这种方法得到的聚氨酯研磨垫，发泡微球尺寸和分布均匀，参见图2右侧图，材料容易形成散热不均的皮芯结构，泡孔均一性难以控制，且开孔结构较多。
因此，研制一种发泡微球尺寸和分布均匀的聚合物材料，显得尤为重要。
发明内容
本申请的目的在于提供一种发泡材料及其制备方法，发泡材料的应用，以及一种研磨材料，旨在解决现有的发泡材料中，发泡微球尺寸和分布不均匀问题。使得材料在发泡时，材料尺寸较小，能有效控制散热，能有效控制气孔成核和扩散速度。从而获得孔径均匀的多孔粒子材料。再通过粒子拼接所获得的研磨材料，中间边沿区域的材料性能相同，且上下层间，片与片间所得材料性能相同。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
本申请第一方面提供一种发泡材料，包括多个发泡结构，所述发泡结构内部具有多泡孔，其中所述发泡结构之间的平均距离大于所述泡孔之间的平均距离。该发泡材料中每一个发泡结构的尺寸小，发泡过程中的传热和传质得到有效控制，发泡结构的泡孔大小更好地控制在相对均匀的范围，减小大泡孔的存在，减少缺陷。不同发泡结构间由于发泡条件一致，每个发泡结构性能差异小，使得整个发泡材料的性能差异小，材料性能均匀。
本申请提供的发泡材料，发泡结构的粒径为50～30000微米，发泡结构的粒径相对发泡材料具有较好的均匀性；同时，相邻的发泡结构之间的间距为2-10000微米，实现了发泡结构在发泡材料的均匀分散。此外，由于发泡结构分散在连续相的未发泡材料中，不仅使发泡材料整体具有较好的融合性，而且能够稳定发泡结构的粒径和分散均匀性。综上，本申请提供的发泡材料，发泡结构具有较好的粒径均匀性和分散均匀性，可以避免发泡材料形成皮芯结构，降低发泡材料表层与芯层由于散热不同导致的温度差异，从而赋予发泡材料散热均匀的优点。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述发泡结构的粒径为100～5000微米，相邻的所述发泡结构之间的平均间距为50～1000微米。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，其特征在于，所述发泡结构的粒径为200～3500微米，相邻的所述发泡结构之间的平均间距为50～500微米。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，其特征在于，所述发泡结构的粒径为1500～3500微米，相邻的所述发泡结构之间的平均间距为50～500微米。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述泡孔的平均孔径为1～200微米，相邻的所述泡孔之间的距离为1～500微米。在这种情况下，发泡材料中发泡结构具有粒径均匀、且分布均匀的泡孔，有利于维持发泡材料各区域的性能稳定性，提高发泡材料整体稳定性。示例性的，当将发泡材料作为研磨材料时，由于发泡结构中的泡孔具有较好的粒径均匀性和分散均匀性，可以避免大泡孔结构对研磨颗粒的聚集，进而避免聚集的研磨颗粒对待研磨工件如晶圆的刮伤，影响待研磨工件的良品率。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述泡孔的平均孔径为1～60微米，相邻的所述泡孔之间的平均距离为1～60微米。在这种情况下，发泡材料的内避免了大孔径的存在，减少内部研磨可以额聚集，减少抛光缺陷。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述泡孔的平均孔径为10～40微米，相邻的所述泡孔之间的距离为2～40微米。在这种情况下，发泡材料中发泡结构的粒径分布更为集中，且泡孔在发泡结构中的分散更加均匀，使发泡材料整体性能均一稳定，从而赋予发泡材料优异的性能。在这种情况下，可以实现材料泡孔结构更均匀，实现材料不同部位，不同层次与不同批次的稳定性。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，组成所述未发泡结构的聚合物与所述发泡结构的聚合物可以相同或不同。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述发泡结构的粒径为200～3500微米，相邻的所述发泡结构之间的间距为50～500微米。在这种情况下，发泡材料中的发泡结构粒径分布更为集中，且发泡结构在发泡材料中的分散更加均匀，发泡材料能够发挥更加均匀稳定的性能，如散热均匀性，防刮伤性等。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，组成所述未发泡连续相的聚合物与组成所述发泡结构的聚合物相同。在这种情况下，发泡材料整体的融合性进一步增强，发泡结构的粒径和均匀分散性的稳定性得到提高，且发泡材料的防刮伤性增强。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述聚合物为热塑性聚合物、热固性聚合物，或热塑性聚合物和热固性聚合物形成的混合物。在这种情况下，由于发泡材料的类型不受限制，可以丰富发泡材料的类型，从而扩展发泡材料的应用场景，例如，本申请提供的发泡材料，可以用作研磨材料、隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料等。不仅如此，上述材料可以先形成聚合物微球，然后利用超临界二氧化碳发泡技术发泡形成内部发泡的核壳结构，再经热压或粘结，在发泡结构外部形成连续相，有利于改善发泡材料整体的融合性，增强发泡材料的防刮伤性。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述聚合物选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的一种。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述聚合物选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物或混合物。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述聚合物包括选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少一种，以及选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物。
上述三种实现方式提供的发泡材料，能够根据发泡材料的应用需求调整聚合物的类型，从而获得性能不同的发泡材料，进而扩展发泡材料的应用领域。
作为本申请发泡材料的一种可能的实现方式，所述发泡结构中，95％以上的所述泡孔为闭孔。较高的闭孔率使发泡材料中富有大量粒径均匀且分散均匀的泡孔，从而赋予发泡材料优异的发泡微孔特性，有利于提高发泡材料在具体应用场景使用时的性能。如发泡材料作为研磨材料时，高闭孔率提高平坦化效果；发泡材料作为隔热材料材料、保温材料时，高闭孔率使发泡结构中的大量泡孔有效阻碍热量的流通，从而提高隔热、保温的效果；发泡材料作为降噪材料时，高闭孔率能够降低噪音的流通，等等。
本申请第二方面提供一种发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
将粒径为20微米～3000微米的聚合物微球加入水中混合处理，得到混合物；将所述混合物置于高压反应釜中，向所述高压反应釜中注入超临界二氧化碳，加热搅拌，待压力和温度稳定后保温处理，保温结束后泄压，使所述聚合物微球发泡，得到聚合物发泡微球，且所述聚合物发泡微球为核壳结构，包括未发泡的壳层，以及发泡的核；
将所述聚合物发泡微球注入模具中，热压处理，脱模后制得发泡材料；或将粘结剂原料与所述聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应，脱模后制得发泡材料，其中，所述发泡材料包括未发泡连续相，以及分散在所述未发泡连续相中的发泡结构，所述发泡结构内部具有泡孔，其中，所述发泡结构的粒径为50～3500微米，相邻的所述发泡结构之间的间距为20～500微米。
本申请提供的发泡材料的制备方法，具有以下优点：
第一，本申请选用粒径为20微米～3000微米的聚合物微球发泡形成聚合物发泡微球，在工艺前端避免引入粒径差异过大的微球，使微球发泡后形成粒径相对均匀的发泡结构，从而有效控制发泡微球成型过程中出现的发泡结构分布不均的问题，避免发泡材料表层与芯层由于散热不同导致的温度差异，从而赋予发泡材料散热均匀的优点。同时，由于聚合物微球的尺寸和分散均匀性提高，发泡结构中泡孔的尺寸和分散均匀性也得以提高。由此，发泡结构和泡孔的尺寸均匀性和分布均匀性得以改善的发泡材料，避免出现表面和芯层的结构差异，进而提高了发泡材料性能均匀性。
第二，本申请将聚合物微球的发泡过程和发泡材料的成型过程分两步进行，可以有效避免一步材料一体成型的过程中，由于受热和散热不均导致发泡形成的泡孔尺寸和分布不均匀的问题，进一步提高发泡结构和泡孔的尺寸均匀性和分布均匀性。
第三，相对于直接采用聚合物原料制备发泡微球，本申请采用超临界二氧化碳对聚合物微球发泡制备聚合物发泡微球，避免了由于微球自身大小不均匀造成的孔泡尺寸差异，形成大孔径的泡孔。
第四，本申请采用热压或粘接技术形成发泡材料。其中，热压方法通过加热使聚合物发泡微球表面壳层融合形成连续相，从而提高发泡材料整体融合性，且有利于提高发泡结构在发泡材料维持良好的分散均匀性。粘接方法通过加入粘结剂原料，将聚合物发泡微球表面壳层粘结，形成连续的未发泡结构，保持发泡结构在发泡材料维持良好的分散均匀性。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，所述聚合物微球为热塑性弹性体微球、聚烯烃微球、聚碳酸酯微球、聚乙烯醇、聚酰胺微球、橡胶微球、聚芳族化合物微球、氟聚合物微球、聚酰亚胺微球、聚丙烯酸酯微球、聚醚脲微球、聚异氰尿酸酯微球、热固性聚氨酯微球、聚脲微球、聚氨酯脲微球中的至少一种。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，所述聚合物微球选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物微球。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，所述聚合物微球包括热塑性弹性体微球、聚烯烃微球、聚碳酸酯微球、聚乙烯醇、聚酰胺微球、橡胶微球、聚芳族化合物微球、氟聚合物微球、聚酰亚胺微球、聚丙烯酸酯微球、聚醚脲微球、聚异氰尿酸酯微球、热固性聚氨酯微球、聚脲微球、聚氨酯脲微球中的至少一种，以及选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物微球。
上述三种实现方式提供的聚合物微球，能够通过超临界二氧化碳进行发泡处理，且形成的泡孔具有较好的孔径均匀性和分散均匀性；不仅如此，上述材料形成的聚合物发泡微球，能够通过热压或同类聚合物粘结剂粘结成型，提高了发泡材料的融合性。由此形成的发泡材料，不同区域的机构差异和材料差异降低，提高材料表面与材料内部性能的一致性，从而提高使其性能稳定。此外，根据发泡材料的应用需求调整聚合物的类型，可以获得性能不同的发泡材料，进而扩展发泡材料的应用领域。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，所述聚合物微球为聚氨酯微球，且所述聚氨酯微球的制备方法为：配置聚合物多元醇的有机溶液，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯，混合处理后静置反应，制得所述聚氨酯微球。通过聚氨酯微球作为聚合物微球，形成的发泡材料，作为研磨材料具有优异的平面化作用；不仅如此，聚氨酯微球经超临界二氧化碳发泡处理后，经热压或粘结成型，形成的聚氨酯研磨材料，泡孔孔径大小具有较好的均匀性，可以避免研磨材料在研磨材料局部聚集，损伤待研磨工件。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯的步骤中，按照异氰酸基团与羟基的摩尔比为1：(1～1.05)的比例，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯。本申请在聚合物多元醇与异氰酸酯多元醇的聚合反应中，引入摩尔含量稍多于异氰酸酯的聚合物多元醇，使较稳定的异氰酸酯多元醇作为末端基团，从而得到稳定的聚合物微球，防止以异氰酸封端的聚合物在水等条件下不稳定，在超临界二氧化碳发泡过程中影响发泡材料的形成。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯的步骤中，还包括：在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入催化剂，所述催化剂用于催化所述聚合物多元醇和所述异氰酸酯之间的聚合反应。通过加入催化剂，可以加速聚合物多元醇和异氰酸酯生成聚合物微球的速率。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，所述壳层的平均厚度为10～30微米，所述核的粒径为20～500微米。在这种情况下，发泡结构大小均匀，且由于壳层的平均厚度也相对均匀，经过热压或粘结成型后，壳层形成连续相并使得相邻的发泡结构之间具有相对均匀的距离，从而使发泡结构能够均匀分散在发泡材料中，发泡材料能够发挥更加均匀稳定的性能，如散热均匀性，防刮伤性等。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，将所述聚合物发泡微球注入模具中，热压处理的步骤包括：
加热所述聚合物发泡微球，至温度为微球聚合物的Tg以上Tm以下；
将加热后的所述聚合物发泡微球注入模具中，加压至成型。
在这种情况下，经过加热处理，聚合物发泡微球的壳层融合形成连续相，将发泡微球的核固定其中，形成发泡材料的发泡结构。由此得到的发泡材料，发泡结构的尺寸均匀性和分布均匀性得以提高，可以减少发泡材料不同区域的结构差异，提高材料表面与材料内部性能的一致性，使发泡材料保持稳定性能。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，将粘结剂原料与所述聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应的步骤包括：
将所述粘结剂原料与所述聚合物发泡微球混合处理，得到混合液；
将所述混合液注入模具中，加热至成型。
在这种情况下，粘结剂原料在加热条件下形成粘结剂，将聚合物发泡微球的壳层融合形成连续相，将发泡微球的核固定其中，形成发泡材料的发泡结构。由此得到的发泡材料，发泡结构的尺寸均匀性和分布均匀性得以提高，可以减少发泡材料不同区域的结构差异，提高材料表面与材料内部性能的一致性，使发泡材料保持稳定性能。此外，增加的粘结剂可以调控发泡材料的孔隙率，使发泡材料适应不同场景的使用需求。
作为本申请发泡材料的制备方法的一种可能的实现方式，所述聚合物发泡微球为聚氨酯发泡微球；所述粘结剂原料为异氰酸酯预聚体、聚合物多元醇和交联剂。在这种情况下，异氰酸酯预聚体、聚合物多元醇和交联剂形成的粘结剂也为聚氨酯，能够与聚合物发泡微球的壳层融合，形成融合性好的连续相，从而提高发泡材料的结构和材质均一性。
本申请第三方面提供了第一方面所述的发泡材料或第二方面所述方法制得的发泡材料，作为研磨材料、隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料的应用。
本申请第一方面提供的发泡材料或第二方面提供的方法制得的发泡材料，发泡结构具有较好的粒径均匀性和分散均匀性，非发泡结构形成连续相，从而可以降低发泡材料的结构差异，提高材料表面与材料内部性能的一致性，有利于发泡材料性能的稳定，如赋予发泡材料均匀的散热、保温性能，减振性能，降噪性能，防刮伤性能等等，使其能够作为研磨材料、隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料使用。
本申请第四方面提供一种研磨材料，所述研磨材料为第一方面所述的发泡材料或第二方面所述方法制得的发泡材料。
本申请提供的研磨材料，发泡结构分散在连续相非发泡结构中，且在整个研磨材料中具有较好的粒径均匀性和分散均匀性，从而可以减少研磨材料表层和芯层结构差异，且避免研磨材料形成皮芯结构，降低研磨材料表层与芯层由于散热不同导致的温度差异，赋予发泡材料散热均匀的优点。不仅如此，粒径均匀的发泡结构，有利于提高泡孔孔径的均匀性，进而避免大孔径孔径泡孔对研磨粒子的聚集，降低研磨材料对待研磨工件如晶圆的刮伤，并提高平坦化效果。此外，由于本申请可以通过提供第二方面提供的方法中聚合物微球大小、超临界二氧化碳发泡倍率等，来调节研磨材料的孔隙率，使其能够更好地满足不同待研磨工件对研磨材料孔隙率的要求。
附图说明
图1是现有技术提供的采用发泡微球制备聚氨酯研磨垫的流程示意图；
图2是现有技术提供的对聚氨酯片材进行超临界二氧化碳发泡的工艺流程图；
图3是本申请实施例提供的发泡材料的示意图；
图4是本申请实施例提供的发泡材料的制备工艺流程图；
图5是本申请实施例提供的一种热压制备发泡材料的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的一种粘结制备发泡材料的流程示意图；
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
术语“CMP”为“Chemical mechanical planarization”的缩写，表示化学机械研磨，是半导体器件制造工艺中的一种技术，用来对正在加工中的硅片或其它衬底材料进行平坦化处理。其基本原理是在一定的压力和研磨液(由超细研磨颗粒、化学氧化剂和液体介质组成的混合液)存在的条件下，使待研磨工件相对于研磨垫作旋转运动，借助研磨颗粒的机械磨削及化学氧化剂的腐蚀作用来完成对工件表面的材料去除，并获得光洁表面。
术语“Tg”为“glass transition temperature”的缩写，表示玻璃化转变温度，是指高聚物由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。Tg是分子链段能运动的最低温度，是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象。
术语“Tm”为“Melting Temperature”的缩写，表示熔化温度，是指对于结晶型聚合物，指大分子链结构的三维远程有序态转变为无序粘流态的温度，也称为熔点。Tm是结晶型聚合物成型加工的温度下限。
术语“TPU”为“Thermoplastic polyurethanes”的缩写，表示热塑性聚氨酯弹性体，是由二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等二异氰酸酯类分子和大分子多元醇、低分子多元醇(扩链剂)共同反应聚合而成的高分子材料，加热可以熔化。
术语“TSU”为“thermeset polyurethane elastomer”的缩写，表示热固性聚氨酯弹性体，是一种在热、催化剂、压力、紫外光等作用下，发生化学反应而形成体型的聚氨酯弹性体，受热不再熔化，强热则分解。
发泡材料由于具有质轻、隔热、隔音等诸多特点，能够广泛用于各行各业中，示例性的，采用发泡材料作为研磨材料、隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料等，但不限于此。其中，发泡结构对发泡材料形成质轻、隔热、隔音等特点发挥着举足轻重的作用。特别的，发泡结构在发泡材料中的尺寸差异和分散性能，直接影响发泡材料的结构均匀性和性能均匀性，进而影响发泡材料性能的发挥。下面以研磨材料为例，简述发泡材料中发泡结构在发泡材料中的尺寸差异和分散均匀性，对研磨的影响。
采用聚氨酯发泡形成的研磨垫，对图案化的半导体晶片具有极佳的平面化作用。但是由于聚合微球具有很宽的粒径分布，很难均匀分散，导致研磨垫形成大的泡孔结构，而大的泡孔结构容易聚集研磨液中研磨颗粒，这些聚集的研磨颗粒极容易导致待研磨工件如晶圆刮伤，造成待研磨工件缺陷甚至报废。
鉴于此，本申请实施例提供一种改善发泡结构尺寸均匀性和分散均匀性的发泡材料。应当理解的是，本申请实施例提供的发泡材料，不仅可以用作研磨材料，还可以用作隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料，并通过改善发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性，对应改善其作为上述材料时的使用性能。
具体的，如图3所示，本申请实施例提供的发泡材料，包括未发泡连续相，以及分散在未发泡连续相中的发泡结构，未发泡连续相形成类蜂窝状的结构。由于发泡结构分散在连续相的未发泡材料中，不仅使发泡材料整体具有较好的融合性，而且能够稳定发泡结构，使其保持较好的粒径和分散均匀性。
本申请实施例中，未发泡连续相和发泡结构的材料均为聚合物材料，组成未发泡连续相的聚合物与组成发泡结构的聚合物相同或不同。
在一种实施方式中，组成未发泡连续相的聚合物与组成发泡结构的聚合物相同。在这种情况下，未发泡连续相和发泡结构之间的融合性更高，发泡材料整体的融合性得到增强，材料整体的稳定性得到提高，且发泡材料的防刮伤性增强。示例性的，当发泡材料为研磨材料时，组成未发泡连续相的聚合物与组成发泡结构的聚合物相同时，可以提高研磨材料的一致性，提高研磨材料的平坦化效果，降低研磨材料对待研磨工件的刮伤风险。
在一种可能的实现方式中，组成未发泡连续相和发泡结构的聚合物为热塑性聚合物、热固性聚合物，或热塑性聚合物和热固性聚合物形成的混合物。在这种情况下，由于发泡材料的类型不受限制，可以丰富发泡材料的类型，从而扩展发泡材料的应用场景，例如，本申请实施例提供的发泡材料，可以根据应用领域的不同，分别选择合适的聚合物材料，使发泡材料用作研磨材料、隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料等。不仅如此，上述材料可以先形成聚合物微球，然后利用超临界二氧化碳发泡技术发泡形成内部发泡的核壳结构，再经热压或粘结，在发泡结构外部形成连续相，有利于改善发泡材料整体的融合性，增强发泡材料的防刮伤性。
在一种可能的实现方式中，聚合物选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的一种。在这种情况下，组成未发泡连续相的聚合物与组成发泡结构的聚合物选自上述聚合物中的一种，对应的，获得的发泡材料为热塑性弹性体发泡材料、聚烯烃发泡材料、聚碳酸酯发泡材料、聚乙烯醇发泡材料、聚酰胺发泡材料、橡胶发泡材料、聚芳族化合物发泡材料、氟发泡材料、聚酰亚胺发泡材料、聚丙烯酸酯发泡材料、聚醚脲发泡材料、聚异氰尿酸酯发泡材料、热固性聚氨酯发泡材料、聚脲发泡材料、聚氨酯脲发泡材料。
在一种可能的实现方式中，聚合物选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物或混合物。在这种情况下，组成未发泡连续相的聚合物与组成发泡结构的聚合物选自上述聚合物形成的相同的共聚物或相同的混合物，对应的，发泡材料为热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物形成的发泡材料；或发泡材料为热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的混合发泡材料。
在一种可能的实现方式中，聚合物包括选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少一种，以及选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物。
上述三种实现方式提供的发泡材料，能够根据发泡材料的应用需求调整聚合物的类型，从而获得性能不同的发泡材料，进而扩展发泡材料的应用领域。
在一种可能的实施方式中，发泡材料作为研磨材料，且组成发泡结构的聚合物为热塑性材料。热塑性材料增加了材料的冷流动，可以有效减少待研磨工件如晶圆刮伤。此外，热塑性材料可以在加热后熔融，可以实现很好的回收再利用，减少环境污染。
在一种可能的实现方式中，发泡材料作为研磨材料，且组成未发泡连续相的聚合物和组成发泡结构的聚合物为聚氨酯，由此形成的研磨材料，对待研磨工件具有较好的平面化作用；在此基础上，通过调控发泡结构的粒径和分散均匀性，可以进一步改善发泡结构中泡孔的分散均匀性和孔径大小均匀性，避免在发泡结构中形成大孔径的泡孔，从而避免研磨颗粒的聚集对待研磨工件造成的损伤，提高待研磨工件的良品率。特别是对于图案化的半导体晶片，聚氨酯研磨材料具有优异的平面化作用。
当然，应当理解，组成未发泡连续相的聚合物与组成发泡结构的聚合物也可以不完全相同。示例性的，组成发泡结构的聚合物为聚氨酯，组成未发泡连续相的聚合物为聚氨酯与其他聚合物形成的混合物，如组成发泡结构的聚合物为TPU，组成未发泡连续相的聚合物为TPU和TSU形成的混合物。
本申请实施例中，发泡结构的粒径为50～3500微米，同时，相邻的发泡结构之间的间距为20～500微米。在这种情况下，发泡结构的粒径相对发泡材料具有较好的均匀性；同时，能够实现发泡结构在发泡材料的均匀分散，由此，可以避免发泡材料在表面和芯层的结构差异，提高发泡材料表面与材料内部性能的一致性。例如，本申请实施例提供的发泡材料可以避免由于表层和芯层结构差异造成的散热不均，从而赋予发泡材料散热均匀的优点；本申请实施例提供的发泡材料还可以避免表层和芯层结构差异对待研磨工件平面化效果造成的影响。由于聚合物研磨材料在应用过程中的厚度尺寸可以为毫米级(如研磨垫)，因此，发泡材料的发泡结构尺寸过大，或相邻发泡结构的间距过大，会降低发泡材料的微孔特性，甚至使其丧失微孔作用。
示例性的，发泡材料中发泡结构的粒径范围可以为50～300微米、50～400微米、50～500微米、50～600微米、50～800微米、50～1000微米、50～1500微米、50～2000微米、50～2500微米、50～3000微米、50～3500微米、100～500微米、100～600微米、100～800微米、100～1000微米、100～1500微米、100～2000微米、100～2500微米、100～3000微米、100～3500微米、150～500微米、150～600微米、150～800微米、200～1000微米、200～1500微米、200～2000微米、200～2500微米、200～3000微米、200～3500微米、300～800微米、300～1000微米、300～1500微米、300～2000微米、300～2500微米、300～3000微米、300～3500微米、400～1000微米、400～1500微米、400～2000微米、400～2500微米、400～3000微米、400～3500微米、500～1000微米、500～1500微米、500～2000微米、500～2500微米、500～3000微米、500～3500微米、600～1000微米、600～1500微米、600～2000微米、600～2500微米、600～3000微米、600～3500微米、800～1200微米、800～1500微米、800～2000微米、800～2500微米、800～3000微米、800～3500微米、1000～1500微米、1000～2000微米、1000～2500微米、1000～3000微米、1000～3500微米、1500～2000微米、1500～2500微米、1500～3000微米、1500～3500微米、2000～2500微米、2000～3000微米、2000～3500微米、50～30000微米等具体情形。应当理解的是，发泡材料中发泡结构的粒径范围越小，发泡结构的粒径均匀性越好，从而越有利于缩小发泡结构中泡孔差异，获得性能均匀的发泡材料。
示例性的，相邻的发泡结构之间的间距范围可以为20～100微米、20～150微米、20～200微米、20～250微米、20～300微米、20～350微米、20～400微米、20～450微米、20～500微米、50～100微米、50～150微米、50～200微米、50～250微米、50～300微米、50～350微米、50～400微米、50～450微米、50～500微米、80～150微米、80～200微米、80～250微米、80～300微米、80～350微米、80～400微米、80～450微米、80～500微米、100～150微米、100～200微米、100～250微米、100～300微米、100～350微米、100～400微米、100～450微米、100～500微米、150～200微米、150～250微米、150～300微米、150～350微米、150～400微米、150～450微米、150～500微米、200～250微米、200～300微米、200～350微米、200～400微米、200～450微米、200～500微米、250～300微米、250～350微米、250～400微米、250～450微米、250～500微米、300～350微米、300～400微米、300～450微米、300～500微米、350～400微米、350～450微米、350～500微米、400～450微米、400～500微米、450～500微米、50～1000微米等具体情形。应当理解的是，发泡材料中相邻发泡结构的间距范围越小，发泡材料表层和芯层之间的结构差异越小，材料性能均匀性越好。此外，相邻发泡结构的间距范围越小，发泡结构孔隙率越高；相反，相邻发泡结构的间距范围越大，发泡结构孔隙率越低。在一些实施例中，发泡材料通过聚合物微球经超临界二氧化碳发泡后，经热压或粘结成型获得，因此，可以根据发泡材料对孔隙率的要求，调控聚合物微球发泡过程中的工艺参数，来调控发泡微球的发泡程度，即控制发泡的核与未发泡的壳的比例，获得不同孔隙率的发泡材料。
在一些实施例中，发泡材料中发泡结构的粒径范围越大，相邻发泡结构的间距范围越大；相应的，发泡材料中发泡结构的粒径范围越小，相邻发泡结构的间距范围越小。示例性的，当发泡材料中发泡结构的粒径小于500微米时，相邻发泡结构的间距优选小于100微米。
在一种可能的实现方式中，发泡结构的粒径为100～500微米，相邻的发泡结构之间的间距为50～100微米。在这种情况下，发泡材料中的发泡结构粒径分布更为集中，且发泡结构在发泡材料中的分散更加均匀，有利于提高发泡材料的整体均匀性，使发泡材料能够发挥更加均匀稳定的性能，如散热均匀性，防刮伤性等。
本申请实施例中，发泡结构内部形成泡孔，赋予发泡材料优异的发泡微孔性能，如研磨、保温、降噪、减振等性能。
在一种可能的实现方式中，泡孔的平均孔径为1～60微米，相邻的泡孔之间的距离为1～20微米。在这种情况下，发泡材料中发泡结构具有粒径均匀、且分布均匀的泡孔，有利于提高发泡材料的发泡微孔特性；加之发泡结构具有较好的尺寸均匀性和分散均匀性，从而维持发泡材料各区域的性能稳定性，提高发泡材料整体稳定性。示例性的，当将发泡材料作为研磨材料时，由于发泡结构中的泡孔具有较好的粒径均匀性和分散均匀性，可以避免大泡孔结构对研磨颗粒的聚集，进而避免聚集的研磨颗粒对待研磨工件如晶圆的刮伤，影响待研磨工件的良品率。
在一种可能的实现方式中，泡孔的平均孔径为10～20微米，相邻的泡孔之间的距离为2～8微米。在这种情况下，发泡材料中发泡结构的粒径分布更为集中，且泡孔在发泡结构中的分散更加均匀，使发泡材料整体性能均一稳定，从而赋予发泡材料优异的性能。
在一种可能的实现方式中，发泡结构中，泡孔的平均孔径为1～60微米，相邻的泡孔之间的距离为1～20微米，且95％以上的泡孔为闭孔。在这种情况下，较高的闭孔率使发泡材料中富有大量粒径均匀且分散均匀的泡孔，从而赋予发泡材料优异的发泡微孔特性，有利于提高发泡材料在具体应用场景使用时的性能。如发泡材料作为研磨材料时，高闭孔率提高平坦化效果；发泡材料作为隔热材料材料、保温材料时，高闭孔率使发泡结构中的大量泡孔有效阻碍热量的流通，从而提高隔热、保温的效果；发泡材料作为降噪材料时，高闭孔率能够降低噪音的流通，等等。
在一种可能的实现方式中，发泡结构中，泡孔的平均孔径为10～20微米，相邻的泡孔之间的距离为2～8微米，且98％以上的泡孔为闭孔。在这种情况下，发泡材料具有更优异的发泡微孔特性，从而更好地提高发泡材料的性能。
随着电子工业的快速发展，需要进行平坦化的电子工业产品零部件或工业材料越来越多，包括硅晶片、平板显示器和存储磁盘等。化学机械研磨是平坦化处理的常见方式，研磨垫作为平坦化过程中的关键材料，受到了广泛的关注。在研磨过程中，研磨垫需要具有一定机械强度，以维持一定的研磨速度；同时，还需要有稳定的研磨性能，以减少晶圆与晶圆之间的研磨差异。此外，研磨垫需要有尽可能小的研磨缺陷，以维持高性能的平坦化品质。因此，寻求具有良好平坦化效果的研磨材料，显得非常重要。在上述实施方式的基础上，作为第一种实施方式，发泡材料作为研磨材料使用。在这种情况下，通过改善发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性，减小研磨材料表层和芯层的结构差异，提高研磨材料的散热均匀性。同时，由于发泡结构具有较好的尺寸和分散均匀性，发泡结构中泡孔的孔径均匀性相应提高，从而可以避免发泡结构中形成大的泡孔。由于大泡孔容易聚集研磨液中研磨颗粒，造成待研磨工件如晶圆的表面刮伤，因此，本申请实施例提供的研磨材料，防刮伤性能得到提高。
作为第二种实施方式，发泡材料作为隔热材料使用。在这种情况下，通过改善发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性，减小热量在隔热材料中的流通路径差异，提高材料表面与材料内部隔热性能的一致性，进而改善隔热材料的隔热性能。
作为第三种实施方式，发泡材料作为保温材料使用。在这种情况下，通过改善发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性，提高保温材料对热量的阻隔作用，进而改善保温材料的保温性能。
作为第四种实施方式，发泡材料作为减振材料使用。在这种情况下，通过改善发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性，提高减振材料对振动的传递作用，并降低不同区域材料的减振差异，进而改善减振材料的减振性能。
作为第五种实施方式，发泡材料作为降噪材料使用。在这种情况下，通过改善发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性，提高降噪材料对噪音的吸收作用，并降低不同区域材料的降噪差异，进而改善减振材料的降噪性能。
作为第六种实施方式，由于发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性得到改善，将发泡材料用作包装材料时，可以降低材料结构差异，从而提升材料的整体性能。
作为第七种实施方式，由于发泡材料的发泡结构尺寸和分散均匀性得到改善，将发泡材料用作模型材料时，可以降低材料结构差异，从而提升各材料的整体性能。
本申请实施例提供的发泡材料，可以通过下述方法制得。
相应的，如图4所示，本申请实施例提供一种发泡材料的制备方法，包括如下步骤：
S10.将粒径为20微米～3000微米的聚合物微球加入水中混合处理，得到混合物；将混合物置于高压反应釜中，向高压反应釜中注入超临界二氧化碳，加热搅拌，待压力和温度稳定后保温处理，保温结束后泄压，使聚合物微球发泡，得到聚合物发泡微球，且聚合物发泡微球为核壳结构，包括未发泡的壳层，以及发泡的核。
该步骤中，聚合物微球为由聚合单体聚合反应得到的实心微球。在一种可能的实现方式中，聚合物微球为热塑性弹性体微球、聚烯烃微球、聚碳酸酯微球、聚乙烯醇、聚酰胺微球、橡胶微球、聚芳族化合物微球、氟聚合物微球、聚酰亚胺微球、聚丙烯酸酯微球、聚醚脲微球、聚异氰尿酸酯微球、热固性聚氨酯微球、聚脲微球、聚氨酯脲微球中的至少一种。
在一种可能的实现方式中，聚合物微球选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物微球。
在一种可能的实现方式中，聚合物微球包括热塑性弹性体微球、聚烯烃微球、聚碳酸酯微球、聚乙烯醇、聚酰胺微球、橡胶微球、聚芳族化合物微球、氟聚合物微球、聚酰亚胺微球、聚丙烯酸酯微球、聚醚脲微球、聚异氰尿酸酯微球、热固性聚氨酯微球、聚脲微球、聚氨酯脲微球中的至少一种，以及选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物微球。
上述三种实现方式提供的聚合物微球，能够通过超临界二氧化碳进行发泡处理，且形成的泡孔具有较好的孔径均匀性和分散均匀性；不仅如此，上述材料形成的聚合物发泡微球，能够通过热压或同类聚合物粘结剂粘结成型，提高了发泡材料的融合性。由此形成的发泡材料，不同区域的机构差异和材料差异降低，从而提高使其性能稳定。此外，根据发泡材料的应用需求调整聚合物的类型，可以获得性能不同的发泡材料，进而扩展发泡材料的应用领域。
本申请实施例中，选用粒径为20微米～3000微米的聚合物微球，发泡形成聚合物发泡微球。在这种情况下，可以在发泡材料制备工艺的前端控制聚合物微球的尺寸，使聚合物微球经发泡后形成粒径相对均匀的发泡结构，从而有效控制发泡微球成型过程中出现的发泡结构分布不均的问题，进而减少发泡材料表层与芯层的差异，提高材料表面与材料内部性能的一致性，使制备的发泡材料具有均匀稳定的性能。示例性的，通过采用粒径小于或等于3000微米的聚合物微球发泡，有效减少成型过程中表层与芯层的结构差异，避免了表层与内部材料散热不同导致的温度差异。
示例性的，聚合物微球的粒径范围可以为20～200微米、20～300微米、20～400微米、20～500微米、20～600微米、20～800微米、20～1000微米、20～1500微米、20～2000微米、20～2500微米、20～3000微米、40～200微米、40～300微米、40～400微米、40～500微米、40～600微米、40～800微米、40～1000微米、40～1500微米、40～2000微米、40～2500微米、40～3000微米、60～200微米、60～300微米、60～400微米、60～500微米、60～600微米、60～800微米、60～1000微米、60～1500微米、60～2000微米、60～2500微米、60～3000微米、100～200微米、100～300微米、100～400微米、100～500微米、100～600微米、100～800微米、100～1000微米、100～1500微米、100～2000微米、100～2500微米、100～3000微米、200～300微米、200～400微米、200～500微米、200～600微米、200～800微米、200～1000微米、200～1500微米、200～2000微米、200～2500微米、200～3000微米、300～400微米、300～500微米、300～600微米、300～800微米、300～1000微米、300～1500微米、300～2000微米、300～2500微米、300～3000微米、400～500微米、400～600微米、400～800微米、400～1000微米、400～1500微米、400～2000微米、400～2500微米、400～3000微米、500～600微米、500～800微米、500～1000微米、500～1500微米、500～2000微米、500～2500微米、500～3000微米、600～800微米、600～1000微米、600～1500微米、600～2000微米、600～2500微米、600～3000微米、800～1000微米、800～1500微米、800～2000微米、800～2500微米、800～3000微米、1000～1500微米、1000～2000微米、1000～2500微米、1000～3000微米、1200～1500微米、1200～2000微米、1200～2500微米、1200～3000微米、1500～2000微米、1500～2500微米、1500～3000微米、2000～2500微米、2000～3000微米、2500～3000微米、50-30000微米等具体情形。应当理解的是，发泡材料中发泡结构的粒径范围越小，发泡结构的粒径均匀性越好，从而越有利于缩小发泡结构中泡孔差异，获得性能均匀的发泡材料。
在一种可能的实现方式中，聚合物微球的粒径为100-5000微米。在这种情况下，聚合物微球经发泡后形成的发泡结构具有更好的粒径均匀性和分散均匀性。
本申请实施例中，可以通过筛选得到具有合适尺寸的聚合物微球。其中，聚合物微球可以通过悬浮聚合、沉淀聚合、乳液聚合、悬浮聚合、玻璃膜乳化法、界面聚合、沉淀聚合、挤出造粒、切割研磨的方式制得。在一种可能的实现方式中，通过悬浮聚合、沉淀聚合，可以直接制备得到粒径为20微米～3000微米的聚合物微球。不仅如此，通过悬浮聚合制得的聚合物微球，具有较好的分散性，不容易粘连；通过沉淀聚合制得的聚合物微球，具有成本低的优点。
在一种可能的实现方式中，聚合物微球为聚氨酯微球，且聚氨酯微球的制备方法为：配置聚合物多元醇的有机溶液，在聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯，混合处理后静置反应，制得聚氨酯微球。通过聚氨酯微球作为聚合物微球，形成的发泡材料，作为研磨材料具有优异的平面化作用；不仅如此，聚氨酯微球经超临界二氧化碳发泡处理后，经热压或粘结成型，形成的聚氨酯研磨材料，泡孔孔径大小具有较好的均匀性，可以避免研磨材料在研磨材料局部聚集，损伤待研磨工件。
该实现方式中，先将聚合物多元醇的有机溶液中配置聚合物多元醇溶液，降低聚合物多元醇浓度，再加入异氰酸酯，从而避免同时添加聚合物多元醇和异氰酸酯时，由于局部浓度过高发生剧烈反应的问题。
在一些实施例中，在配置聚合物多元醇的有机溶液之前，对聚合物多元醇进行干燥处理；在加入异氰酸酯之前，对加入异氰酸酯进行干燥处理，以避免反应体系中引入水，干扰聚合反应。干燥方式和干燥气氛没有严格限定，可以采用真空环境，也可以为惰性气氛或空气。示例性的，将异氰酸酯与聚合物多元醇在加热和真空条件下干燥。其中，加热温度小于玻璃化转化温度Tg，防止异氰酸酯之间、聚合物多元醇之间黏结；通过真空条件促进干燥效率。
在一种实施方式中，在聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯的步骤中，按照异氰酸基团与羟基的摩尔比为1：(1～1.05)的比例，在聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯。本申请在聚合物多元醇与异氰酸酯多元醇的聚合反应中，引入摩尔含量稍多于异氰酸酯的聚合物多元醇，使较稳定的异氰酸酯多元醇作为末端基团，从而得到稳定的聚合物微球，防止以异氰酸封端的聚合物在水等条件下不稳定，在超临界二氧化碳发泡过程中影响发泡材料的形成。
在一种实施方式中，在聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯的步骤中，还包括：在聚合物多元醇的有机溶液中加入催化剂，催化剂用于催化聚合物多元醇和异氰酸酯之间的聚合反应。通过加入催化剂，可以加速聚合物多元醇和异氰酸酯生成聚合物微球的速率。示例性的，催化剂为有机胺，如三乙胺。
在聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯，或聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯和催化剂在后，混合处理后静置反应一段时间，使反应单体的转化率达到90％以上。其中，混合处理的方式没有严格限定，可以采用手动摇匀的方式，但不限于此。
示例性的，一种聚氨酯微球的制备方法为：将异氰酸酯与聚合物多元醇在加热和真空条件下干燥；通过超声，将多元醇充分溶于乙腈中混合均匀，然后加入异氰酸酯，混合均匀后静置反应；待反应结束后将混合物离心分离，所得固体用乙腈洗涤后升温干燥，得到热塑性聚氨酯微球。
本申请实施例采用超临界二氧化碳对聚合物微球(实心微球)进行发泡处理，制备聚合物发泡微球。相对于借助聚合物内部存储的低沸点烃气化膨胀发泡的方法，采用超临界气体发泡，可以避免了气化膨胀发泡过程中，微球自身孔径大小不均匀造成的孔隙差异，避免发泡过程中产生大孔径的泡孔，提高泡孔孔径大小和分散均匀性。特别的，采用超临界二氧化碳制备研磨材料时，由于发泡过程不容易形成大孔径的泡孔，因此，可以避免研磨粒子在大孔径泡孔中聚集对待研磨工件造成损伤，如若晶圆研磨过程中，大孔径的存在会导致研磨粒子聚集，形成晶圆刮伤。
本申请实施例中，在进行超临界二氧化碳发泡之前，先将聚合物微球加入水中混合处理，得到混合物，以防止聚合物微球黏连。然后，将混合物置于高压反应釜中，向高压反应釜中注入超临界二氧化碳，加热搅拌，待压力和温度稳定后保温处理，使超临界二氧化碳充分浸润至聚合物微球中。本申请实施例中，采用超临界二氧化碳发泡时，发泡温度高于聚合物微球基材的Tg，低聚合物微球基材的Tm。
保温结束后进行泄压处理，通过快速泄压，使超临界二氧化碳变为气态二氧化碳。聚合物微球内部形成的气态二氧化碳扩散阻力大，聚集形成泡孔；而聚合物微球表面的二氧化碳逃逸，表皮形成孔少的结构，即皮结构，又称为未发泡壳层。由此，通过超临界二氧化碳，形成聚合物发泡微球。其中，聚合物发泡微球为核壳结构，包括发泡的核，以及包覆在核表面的壳层，且壳层为未发泡壳层。通过超临界二氧化碳，形成聚合物发泡微球，壳层的孔大且数量少，核中形成的泡孔小且多。经过下述步骤热压或粘结成型处理后，壳层材料融合形成连续相，泡孔孔径尺寸和分散均匀的核形成发泡结构，从而消除发泡微球表面和内部泡孔尺寸和分布不一致造成的材料结构差异，避免发泡结构形成存在结构差异的芯皮结构。
在一种可能的实现方式中，壳层的平均厚度为10～30微米，核的粒径为20～500微米。在这种情况下，发泡结构大小均匀，且由于壳层的平均厚度也相对均匀，经过热压或粘结成型后，壳层形成连续相并使得相邻的发泡结构之间具有相对均匀的距离，从而使发泡结构能够均匀分散在发泡材料中，发泡材料能够发挥更加均匀稳定的性能，如散热均匀性，防刮伤性等。
在一个实施例中，聚合物微球为热塑性聚氨酯微球，将热塑性聚氨酯微球发泡的方法为：将热塑性聚氨酯微球加入水中混合后，置于高压反应釜内；通过高压流量计向高压反应釜中注入一定压力的超临界二氧化碳，加热搅拌，待压力和温度稳定后，保温一定时间；最后通过快速泄压，得到热塑性聚氨酯发泡微球。
S20.将聚合物发泡微球注入模具中，热压处理，脱模后制得发泡材料；或将粘结剂原料与聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应，脱模后制得发泡材料，其中，发泡材料包括未发泡连续相，以及分散在未发泡连续相中的发泡结构，发泡结构内部具有泡孔，其中，发泡结构的粒径为50～3500微米，相邻的发泡结构之间的间距为20～500微米。
该步骤提供了两种将聚合物发泡微球成型制备发泡材料的方法。
在第一种可能的实现方式中，将聚合物发泡微球成型制备发泡材料的方法，包括：将聚合物发泡微球注入模具中，热压处理，脱模后制得发泡材料。通过热压处理，使聚合物发泡微球表面壳层融合形成连续相将核包覆，形成发泡结构，可以提高发泡材料整体融合性，且有利于提高发泡结构在发泡材料维持良好的分散均匀性。
在一种实施方式中，如图5所示，热压制备发泡材料的步骤包括：
加热聚合物发泡微球，至温度为微球聚合物的Tg以上Tm以下；
将加热后的聚合物发泡微球注入模具中，加压至成型。
在这种情况下，经过加热处理，聚合物发泡微球的壳层融合形成连续相，将发泡微球的核固定其中，形成发泡材料的发泡结构。由此得到的发泡材料，发泡结构的尺寸均匀性和分布均匀性得以提高，可以减少发泡材料不同区域的结构差异，使发泡材料保持稳定性能。
该实施方式中，将热压成型后的产品冷却脱模，即可得到发泡材料。
在第二种可能的实现方式中，将聚合物发泡微球成型制备发泡材料的方法，包括：将粘结剂原料与聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应，脱模后制得发泡材料。该方法通过加入粘结剂原料，将聚合物发泡微球表面壳层粘结，形成连续的未发泡结构，保持发泡结构在发泡材料维持良好的分散均匀性。此外，可以通过该方法调控粘粘结剂的含量，进而调控发泡材料的孔隙率。
在一种可能的实现方式中，将粘结剂原料与聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应的步骤包括：
将粘结剂原料与聚合物发泡微球混合处理，得到混合液；
将混合液注入模具中，加热至成型。
在这种情况下，粘结剂原料在加热条件下形成粘结剂，将聚合物发泡微球的壳层融合形成连续相，将发泡微球的核固定其中，形成发泡材料的发泡结构。由此得到的发泡材料，发泡结构的尺寸均匀性和分布均匀性得以提高，可以减少发泡材料不同区域的结构差异，使发泡材料保持稳定性能。此外，增加的粘结剂可以调控发泡材料的孔隙率，使发泡材料适应不同场景的使用需求。特别的，由于超临界二氧化碳发泡难于制备孔隙率低的发泡材料(这是由于第浓度的超临界二氧化碳进入基材中的难度本身较大)，因此，可以通过添加粘结剂，增加连续相的含量，从而降低材料孔隙率。
该实施方式中，将粘结成型后的产品冷却脱模，即可得到发泡材料。
在一种实施方式中，聚合物发泡微球为聚氨酯发泡微球；粘结剂原料为异氰酸酯预聚体、聚合物多元醇和交联剂。此时，如图6所示，将粘结剂原料与聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应的步骤包括：将异氰酸酯预聚体、聚合物多元醇、交联剂和聚氨酯发泡微球混合均匀，注入模具中加热至成型，冷却脱模即可制得发泡材料。在这种情况下，异氰酸酯预聚体、聚合物多元醇和交联剂形成的粘结剂也为聚氨酯，能够与聚合物发泡微球的壳层融合，形成融合性好的连续相，从而提高发泡材料的结构和材质均一性。
本申请实施例将聚合物微球的发泡过程和发泡材料的成型过程分两步进行，可以有效避免一步材料一体成型的过程中，由于受热和散热不均导致发泡形成的泡孔尺寸和分布不均匀的问题，进一步提高发泡结构和泡孔的尺寸均匀性和分布均匀性。
本申请实施例可以通过调节微球大小，控制粘结剂的含量，以及调控超临界二氧化碳发泡倍率来控制孔隙率，从而可以实现多种孔隙率的发泡材料的制备，拓宽了材料的孔隙率可调范围。本申请实施例提供的方法制得的发泡材料，同样可以作为研磨材料、隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料应用。
本申请实施例中，还提供一种研磨材料。研磨材料为第一方面的发泡材料或第二方面方法制得的发泡材料。由此得到的研磨材料，发泡结构分散在连续相非发泡结构中，且在整个研磨材料中具有较好的粒径均匀性和分散均匀性，从而可以减少研磨材料表层和芯层结构差异，且避免研磨材料形成皮芯结构，降低研磨材料表层与芯层由于散热不同导致的温度差异，赋予发泡材料散热均匀的优点。不仅如此，粒径均匀的发泡结构，有利于提高泡孔孔径的均匀性，进而避免大孔径孔径泡孔对研磨粒子的聚集，降低研磨材料对待研磨工件如晶圆的刮伤，并提高平坦化效果。此外，由于本申请可以通过提供第二方面提供的方法中聚合物微球大小、超临界二氧化碳发泡倍率等，来调节研磨材料的孔隙率，使其能够更好地满足不同待研磨工件对研磨材料孔隙率的要求。
本申请实施例提供的研磨材料，可以用于对诸如半导体基材、光学基材和磁性基材等待研磨工件进行研磨，此时，研磨材料形成的产品称为研磨垫。示例性的，待研磨工件待为半导体基材、晶片、晶圆、冶金、存储磁盘表面、光学元件、透镜、晶片模板。
示例性的，以采用研磨垫研磨芯片加工中的晶圆为例。在研磨过程中，研磨垫安装在研磨台上，并随着研磨台旋转。研磨头固定晶圆，将晶圆倒扣在研磨垫上与之接触，并施加一定压力。在研磨垫表面加研磨液，开启研磨头和研磨台，并使研磨头带着晶圆相对研磨台旋转，此时，晶圆表面与研磨垫相对运动。通过研磨垫表面的研磨液，实现对晶圆的研磨。应当理解的是，当待研磨工件为其他工件时，示例性的，待研磨工件为半导体基材、晶片、冶金、存储磁盘表面、光学元件、透镜、晶片模板等时，晶圆替换为其他待研磨工件，通过同样的原理，实现对待研磨工件的研磨。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种研磨材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)沉淀法制备TPU微球：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚四氢呋喃醚-650(PTMG-650)在95℃下真空干燥3小时。在500mL的反应瓶在中加入乙腈(100g)和PTMG-650(32.5g,羟基团数约100μmol)，超声分散使PTMG-650完全溶解；向溶液中加入MDI(13.2g,异氰酸基团数约100μmol)和三乙胺(TEA,1.28g)；手摇混合均匀后将反应瓶密封并静置于40℃的恒温水浴中反应5h。反应后将混合物离心分离，所得的固体用乙腈洗涤3遍后在50℃下干燥24小时得到聚氨酯微球。
该步骤制得的聚氨酯微球，经过SEM测试，微球粒径范围为20-300微米，平均粒径约为100微米。
(2)制备TPU发泡微球：称量50g步骤(1)合成的TPU固体微球，与2500mL的介质水混合，置于底部配有多孔板的高压釜反应室内。通过高压流体计量泵向反应室内注入12MPaCO2，并排出反应釜内部的空气；同时开启高压釜控制器对物料体系进行加热至108℃，搅拌速率为300rpm。待压力和温度均稳定后，开始进行保温保压阶段，时间为2小时。关闭高压流体计量泵，再快速打开与排料管相连的球阀，悬浮介质将会进入集料桶。关闭反应釜控制器，停止加热和搅拌。打开釜盖，从反应室内取出发泡珠粒，测量初始发泡倍率。将得到的发泡珠粒洗净，常温常压下放置48小时以上，得到熟化的珠粒。
该步骤制得的TPU发泡微球，经SEM测试，微球粒径范围为20～500微米，平均粒径约为200微米，未发泡结构(壳层)的平均厚度范围为10～30微米，壳层的平均厚度约为20微米，相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为5微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为10微米。
(3)TPU模压成型：
将步骤(2)制备的TPU发泡微球在温度为90℃的条件下预加热，将预加热后的TPU发泡微球置于预先加热好的模具(110℃)中，持续加热模具，温度维持在～105-115℃，对模具施加压力，维持10分钟。缓慢将模具降温至室温(30分钟)，从模具中取出，得到研磨材料，即研磨垫基材。
该步骤制备的研磨材料经SEM测试，相邻发泡结构之间的距离范围为20～60微米，平均距离约为40微米；蜂窝状未发泡结构的蜂窝(发泡结构)直径范围为30～500微米，平均直径约为200微米。相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为5微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为10微米。
实施例1制备的研磨材料，平均孔径大小约为10微米，且95％以上为闭孔结构，泡孔分布均匀，研磨材料硬度更可调节。这归因于：本实施例将发泡过程与研磨材料的成型过程两步进行，有效避免了气体加热膨胀发泡过程中，由于受热和散热不均导致的泡孔不均匀性的问题；同时避免引入第二结构微球，减少工艺难度。实施例1制备的研磨材料，其上下层，中间与边缘之间泡孔分布均匀。最终研磨材料的硬度约为30D，研磨材料密度约为0.76g/cm3压缩率约为1.3。
实施例2
一种研磨材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)沉淀法制备TPU微球：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和聚四氢呋喃醚-650(PTMG-650)在95℃下真空干燥3小时。在500mL的反应瓶在中加入乙腈(100g)和PTMG-650(32.5g,羟基团数约100μmol)，超声分散使PTMG-650完全溶解；向溶液中加入MDI(13.2g,异氰酸基团数约100μmol)和三乙胺(TEA,1.28g)；手摇混合均匀后将反应瓶密封并静置于40℃的恒温水浴中反应5h。反应后将混合物离心分离，所得的固体用乙腈洗涤3遍后在50℃下干燥24小时得到聚氨酯微球。
该步骤制得的聚氨酯微球，经过SEM测试，微球粒径范围为20-300微米，平均粒径约为100微米。
(2)制备TPU发泡微球：称量50g步骤(1)合成的TPU固体微球，与2500mL的介质水混合，置于底部配有多孔板的高压釜反应室内。通过高压流体计量泵向反应室内注入12MPaCO2，并排出反应釜内部的空气；同时开启高压釜控制器对物料体系进行加热至108℃，搅拌速率为300rpm。待压力和温度均稳定后，开始进行保温保压阶段，时间为2小时。关闭高压流体计量泵，再快速打开与排料管相连的球阀，悬浮介质将会进入集料桶。关闭反应釜控制器，停止加热和搅拌。打开釜盖，从反应室内取出发泡珠粒，测量初始发泡倍率。将得到的发泡珠粒洗净，常温常压下放置48小时以上，得到熟化的珠粒。
该步骤制得的TPU发泡微球，经SEM测试，微球粒径范围为20～500微米，平均粒径约为200微米，未发泡结构(壳层)的平均厚度范围为10～30微米，壳层的平均厚度约为20微米，相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为5微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为10微米。
(3)TPU和TSU模压成型：
称量480g步骤(2)制备的TPU发泡固体微球，加入300g TDI与PTMG(Mn＝650)的预聚体(异氰酸酯封端)，再加入聚醚多元醇4110与对二邻氯苯胺甲烷的混合物(NCO:OH的摩尔比为2.2:1)，混合均匀脱气后注入模具中，温度维持在约80℃，维持温度反应约24h，30min内冷却至室温，脱出模具，从模具中取出研磨垫基材。
该步骤制备的研磨材料经SEM测试，相邻发泡结构之间的距离范围为22～80微米，平均距离约为50微米；蜂窝状未发泡结构的蜂窝(发泡结构)直径范围为30～500微米，平均直径约为230微米。相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为5微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为10微米。
实施例2制备的研磨材料，平均孔径大小约为100微米，且95％以上为闭孔结构，泡孔分布均匀。这归因于：本实施例将发泡过程与研磨材料的成型过程两步进行，有效避免了气体加热膨胀发泡过程中，由于受热和散热不均导致的泡孔不均匀性的问题；同时避免引入第二结构微球，减少工艺难度。将实施例2制备的研磨材料切割成研磨垫后，研磨垫的上下层，中间与边缘之间泡孔分布均匀。最终研磨材料的硬度约为35D，研磨材料密度约为0.97g/cm3，压缩率约为0.9。
与实施例1相比，实施例2制备的研磨材料，引入了热固型的聚氨酯材料，使得连续未发泡相为热塑性和热固型聚氨酯的混合物，但发泡结构仍然为热塑性的聚氨酯材料。该技术可以扩展研磨材料的材料选择范围，实现研磨性能宽分布的性能调节，更有利于实现多种性能特点的研磨材料。
实施例3
一种研磨材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备TPU发泡微球：称量50g挤出造粒的TPU固体微球，与2500mL的介质水混合，置于底部配有多孔板的高压釜反应室内。通过高压流体计量泵向反应室内注入12MPa CO2，并排出反应釜内部的空气；同时开启高压釜控制器对物料体系进行加热至108℃，搅拌速率为300rpm。待压力和温度均稳定后，开始进行保温保压阶段，时间为2小时。关闭高压流体计量泵，再快速打开与排料管相连的球阀，悬浮介质将会进入集料桶。关闭反应釜控制器，停止加热和搅拌。打开釜盖，从反应室内取出发泡珠粒，测量初始发泡倍率。将得到的发泡珠粒洗净，常温常压下放置48小时以上，得到熟化的珠粒。
该步骤制得的TPU发泡微球，经SEM测试，微球粒径范围为2000-3000微米，平均粒径约为2800微米，未发泡结构(壳层)的平均厚度范围为10～50微米，壳层的平均厚度约为30微米，相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为10微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为30微米。
(2)TPU和TSU模压成型：
称量520g步骤(1)制备的TPU发泡固体微球，加入300g粘接剂A和粘接剂B的混合物，混合均匀脱气后注入模具中，温度维持在约80℃，维持温度反应约24h，30min内冷却至室温，脱出模具，从模具中取出研磨垫基材。
该步骤制备的研磨材料经SEM测试，相邻发泡结构之间的距离范围为20～200微米，平均距离约为50微米；未发泡结构的直径范围为2800-3500微米，平均直径约为3000微米。相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为10微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为30微米。
实施例3制备的研磨材料，平均孔径大小约为30微米，且95％以上为闭孔结构，泡孔分布均匀。这归因于：本实施例将发泡过程与研磨材料的成型过程两步进行，有效避免了气体加热膨胀发泡过程中，由于受热和散热不均导致的泡孔不均匀性的问题；同时避免引入第二结构微球，减少工艺难度。将实施例3制备的研磨材料切割成研磨垫后，研磨垫的上下层，中间与边缘之间泡孔分布均匀。最终研磨材料的硬度约为45D，研磨材料密度约为0.89g/cm3，压缩率约为0.8。
与实施例1相比，实施例3制备的研磨材料，引入了热固型的聚氨酯材料，使得连续未发泡相为热塑性和热固型聚氨酯的混合物，但发泡结构仍然为热塑性的聚氨酯材料。该技术可以扩展研磨材料的材料选择范围，实现研磨性能宽分布的性能调节，更有利于实现多种性能特点的研磨材料。
与实施例2相比，实施例3制备的研磨材料，引入了分子量更低的多元醇，所得研磨材料硬度更大。
实施例4
一种研磨材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备TPU发泡微球：称量50g挤出造粒的TPU固体微球，与2500mL的介质水混合，置于底部配有多孔板的高压釜反应室内。通过高压流体计量泵向反应室内注入12MPa CO2，并排出反应釜内部的空气；同时开启高压釜控制器对物料体系进行加热至108℃，搅拌速率为300rpm。待压力和温度均稳定后，开始进行保温保压阶段，时间为2小时。关闭高压流体计量泵，再快速打开与排料管相连的球阀，悬浮介质将会进入集料桶。关闭反应釜控制器，停止加热和搅拌。打开釜盖，从反应室内取出发泡珠粒，测量初始发泡倍率。将得到的发泡珠粒洗净，常温常压下放置48小时以上，得到熟化的珠粒。
该步骤制得的TPU发泡微球，经SEM测试，微球粒径范围为2000-3000微米，平均粒径约为2800微米，未发泡结构(壳层)的平均厚度范围为10～50微米，壳层的平均厚度约为30微米，相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为10微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为30微米。
(2)TPU和TSU模压成型：
称量80g步骤(2)制备的TPU发泡固体微球，加入400g TDI与PTMG(Mn＝650)的预聚体(异氰酸酯封端)，再加入聚醚多元醇4110与对二邻氯苯胺甲烷的混合物(NCO:OH的摩尔比为2.2:1)，混合均匀脱气后注入模具中，温度维持在约80℃，维持温度反应约24h，30min内冷却至室温，脱出模具，从模具中取出研磨垫基材。
该步骤制备的研磨材料经SEM测试，相邻发泡结构之间的距离范围为20～500微米，平均距离约为100微米；未发泡结构的直径范围为2800-3800微米，平均直径约为3300微米。相邻泡孔之间的距离范围为1～20微米，相邻泡孔之间的平均距离约为10微米，泡孔孔径大小范围约为1～60微米，平均孔径大小约为30微米。
实施例4制备的研磨材料，平均孔径大小约为3微米，且95％以上为闭孔结构，泡孔分布均匀。这归因于：本实施例将发泡过程与研磨材料的成型过程两步进行，有效避免了气体加热膨胀发泡过程中，由于受热和散热不均导致的泡孔不均匀性的问题；同时避免引入第二结构微球，减少工艺难度。将实施例4制备的研磨材料切割成研磨垫后，研磨垫的上下层，中间与边缘之间泡孔分布均匀。最终研磨材料的硬度约为55D，研磨材料密度约为1.18g/cm3，压缩率约为0.5。
与实施例1至实施例3相比，实施例4制备的研磨材料，减少了发泡微球含量(加入了粘接剂)，所得研磨材料硬度更大，密度更高，压缩率更低。
最后应说明的是：以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (29)

1.一种发泡材料，其特征在于，包括多个发泡结构，所述发泡结构内部具有多泡孔，其中所述发泡结构之间的平均距离大于所述泡孔之间的平均距离。
2.如权利要求1所述的发泡材料，其特征在于，所述发泡结构的粒径为50～30000微米，相邻的所述发泡结构之间的平均间距为2～10000微米。
3.如权利要求1所述的发泡材料，其特征在于，所述发泡结构的粒径为100～5000微米，相邻的所述发泡结构之间的平均间距为50～1000微米。
4.如权利要求1所述的发泡材料，其特征在于，所述发泡结构的粒径为200～3500微米，相邻的所述发泡结构之间的平均间距为50～500微米。
5.如权利要求1所述的发泡材料，其特征在于，所述泡孔的平均孔径为1～200微米，相邻的所述泡孔之间的平均距离为1～500微米。
6.如权利要求1所述的发泡材料，其特征在于，所述泡孔的平均孔径为1～60微米，相邻的所述泡孔之间的平均距离为1～60微米。
7.如权利要求1所述的发泡材料，其特征在于，所述泡孔的平均孔径为10～40微米，相邻的所述泡孔之间的平均距离为2-40微米。
8.如权利要求1所述的发泡材料，其特征在于，所述发泡材料包括分散在所述发泡结构中的未发泡结构。
9.如权利要求1至7任一项所述的发泡材料，其特征在于，组成所述未发泡结构的聚合物与所述发泡结构的聚合物可以相同或不同。
10.如权利要求1至8所述的发泡材料，其特征在于，所述未发泡结构的聚合物和所述发泡结构的聚合物中的至少一个为热塑性聚合物、热固性聚合物，或热塑性聚合物和热固性聚合物形成的混合物。
11.如权利要求10所述的发泡材料，其特征在于，所述发泡结构为热塑性聚合物，所述未发泡结构为热固性聚合物。
12.如权利要求10所述的发泡材料，其特征在于，所述未发泡结构的聚合物和所述发泡结构的聚合物中的至少一个选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的一种，和/或所述聚合物选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物或混合物。
13.如权利要求1至7任一项所述的发泡材料，其特征在于，所述发泡结构中，95％以上的所述泡孔为闭孔。
14.如权利要求1至7任一项所述的发泡材料，其特征在于，所述材料的密度范围为0.3～1.1g/cm3。
15.如权利要求1至7任一项所述的发泡材料，其特征在于，所述材料的密度范围为0.6-1g/cm3。
16.如权利要求1所述的泡孔，其特征在于，同一发泡结构中，泡孔孔壁与相邻泡孔之间的聚合物为同一种材料。
17.如权利要求1所述的未发泡结构，其特征在于泡孔率<10％。
18.如权利要求1所述的未发泡结构，其特征在于尺寸＞200微米的空隙数量小于发泡结构数量。
19.一种发泡材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将粒径为20微米～3000微米的聚合物微球加入水中混合处理，得到混合物；将所述混合物置于高压反应釜中，向所述高压反应釜中注入超临界气体，加热搅拌，待压力和温度稳定后保温处理，保温结束后泄压，使所述聚合物微球发泡，得到聚合物发泡微球，且所述聚合物发泡微球为核壳结构，包括未发泡的壳层，以及发泡的核；将所述聚合物发泡微球注入模具中，热压处理，脱模后制得发泡材料；或将粘结剂原料与所述聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应，脱模后制得发泡材料，其中，所述发泡材料包括未发泡连续相，以及分散在所述未发泡连续相中的发泡结构，所述发泡结构内部具有泡孔，其中，所述发泡结构的粒径为50～3500微米，相邻的所述发泡结构之间的间距为20～500微米。
20.如权利要求19所述的发泡材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物微球为热塑性弹性体微球、聚烯烃微球、聚碳酸酯微球、聚乙烯醇、聚酰胺微球、橡胶微球、聚芳族化合物微球、氟聚合物微球、聚酰亚胺微球、聚丙烯酸酯微球、聚醚脲微球、聚异氰尿酸酯微球、热固性聚氨酯微球、聚脲微球、聚氨酯脲微球中的至少一种，和/或
所述聚合物微球选自热塑性弹性体、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酰胺、橡胶、聚芳族化合物、氟聚合物、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚醚脲、聚异氰尿酸酯、热固性聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲中的至少两种形成的共聚物微球。
21.如权利要求19所述的发泡材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物微球为聚氨酯微球，且所述聚氨酯微球的制备方法为：配置聚合物多元醇的有机溶液，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯，混合处理后静置反应，制得所述聚氨酯微球。
22.如权利要求19所述的发泡材料的制备方法，其特征在于，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯的步骤中，按照异氰酸基团与羟基的摩尔比为1：(1～1.05)的比例，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯。
23.如权利要求21所述的发泡材料的制备方法，其特征在于，在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入异氰酸酯的步骤中，还包括：
在所述聚合物多元醇的有机溶液中加入催化剂，所述催化剂用于催化所述聚合物多元醇和所述异氰酸酯之间的聚合反应。
24.如权利要求19至23任一项所述的发泡材料的制备方法，所述壳层的平均厚度为10～30微米，所述核的粒径为20～500微米。
25.如权利要求19至23任一项所述的发泡材料的制备方法，其特征在于，将所述聚合物发泡微球注入模具中，热压处理的步骤包括：
加热所述聚合物发泡微球，至温度为微球聚合物的Tg以上Tm以下；
将加热后的所述聚合物发泡微球注入模具中，加压至成型。
26.如权利要求19至23任一项所述的发泡材料的制备方法，其特征在于，将粘结剂原料与所述聚合物发泡微球混合后注入模具中，加热反应的步骤包括：
将所述粘结剂原料与所述聚合物发泡微球混合处理，得到混合液；
将所述混合液注入模具中，加热至成型。
27.如权利要求26所述的发泡材料的制备方法，其特征在于，所述聚合物发泡微球为聚氨酯发泡微球；所述粘结剂原料为异氰酸酯预聚体、聚合物多元醇和交联剂。
28.如权利要求1至18任一项所述的发泡材料或权利要求19至27任一项所述方法制得的发泡材料，作为研磨材料、隔热材料、保温材料、包装材料、减振材料、降噪材料、模型材料的应用。
29.一种研磨材料，其特征在于，所述研磨材料为权利要求1至18任一项所述的发泡材料或权利要求19至27任一项所述方法制得的发泡材料。
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