CN115805688A - 一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，属于发泡技术领域。本发明提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，此方法先通过一次发泡在发泡胚体内形成泡孔结构，再通过二次发泡在经一次发泡的发泡胚体内形成开孔结构。使用此方法仅进行两次发泡即可获得兼具高开孔率、高发泡倍率、低收缩率与优泡孔形貌的开孔聚合物发泡材料，无需进行物理共混或化学改性，工艺简单，无废液产生。并且，使用此方法制备具有开孔结构的聚合物发泡材料时，可通过调整二次发泡的发泡温度、发泡压力以及卸压速率，综合调控一次发泡所得发泡壁上的泡孔尺寸，从而制备开孔率以及开孔孔径可调控的开孔聚合物发泡材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，属于发泡技术领域。
背景技术
聚合物发泡材料是通过发泡的技术手段在聚合物中导入大量气泡所得的一种气固两相复合材料，可以实现减少材料用量和产品轻量化的目的。聚合物发泡材料可分为开孔(泡孔与泡孔之间互相连通)和闭孔(泡孔与泡孔之间有壁膜隔开，互相独立)两种，其中，具有开孔结构的聚合物发泡材料由于其独特的多孔结构以及开孔结构，被广泛应用于吸音和吸油等领域。
然而，现有的制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法在制备开孔发泡材料时，通常需要进行物理共混或化学改性，这会影响聚合物本身的性质；亦或者通常需要使用相分离、溶蚀法等复杂工艺，这会严重影响生产效率，并且，通常伴随废液的产生。
例如，公开号为CN115058104A的专利申请文本公开了一种制备高开孔率PLA发泡材料的方法，此方法通过在材料中共混粉煤灰-g-D-丙交酯以提高PLA发泡材料的开孔率；公开号为CN113388154A的专利申请文本公开了一种制备开孔PLA发泡材料的方法，此方法使用扩链改性的PLA材料，或者，通过溶胶凝胶-热致相分离法或溶蚀法在PLA材料中形成开孔结构；公开号为CN109096527A的专利申请文本公开了一种制备开孔聚合物材料的方法，此方法使用二甲苯作为相分离剂，通过相分离法制得高开孔的聚合物材料；公开号为CN107353426A的专利申请文本公开了一种制备开孔聚合物材料的方法，此我方案号方法先进行物理共混，再通过溶蚀法以提高聚合物材料的开孔率。
与此同时，现有的制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法也无法对开孔率和开孔孔径进行调控。因此，亟需找到一种无需进行物理共混或化学改性，工艺简单，无废液产生，并且，能够对开孔率和开孔孔径进行调控的制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法。
发明内容
为解决上述缺陷，本发明提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将发泡胚体放入发泡模具的模腔，并将模腔内的温度控制为一次发泡温度Tfoam1；
步骤二：步骤一结束后，将发泡剂注入模腔，直至模腔内的压力达到一次发泡压力Pfoam1；
步骤三：步骤二结束后，将发泡胚体持续放置于温度为一次发泡温度Tfoam1、压力为一次发泡压力Pfoam1的模腔，直至发泡剂在发泡胚体中达到溶解平衡；所述发泡剂在发泡胚体中达到溶解平衡的时间为一次饱和时间tsat1；
步骤四：步骤三结束后，将模腔内的压力以一次发泡卸压速率Rfoam1泄压至环境压力，使得发泡胚体发生一次发泡；
步骤五：步骤四结束后，将模腔内的温度控制为二次发泡温度Tfoam2；
步骤六：步骤五结束后，将发泡剂再次注入模腔，直至模腔内的压力达到二次发泡压力Pfoam2；
步骤七：步骤六结束后，将发泡胚体持续放置于温度为二次发泡温度Tfoam2、压力为二次发泡压力Pfoam2的模腔，直至发泡剂在发泡胚体中再次达到溶解平衡；所述发泡剂在发泡胚体中再次达到溶解平衡的时间为二次饱和时间tsat2；
步骤八：步骤七结束后，将模腔内的压力以二次发泡卸压速率Rfoam2泄压至环境压力，使得发泡胚体发生二次发泡，得到具有开孔结构的聚合物发泡材料。
我方案号
在本发明的一种实施方式中，所述发泡胚体为无定型聚合物或半结晶聚合物。
在本发明的一种实施方式中，所述半结晶聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、液晶聚酯、尼龙6、尼龙66、聚苯硫醚、热塑性聚氨酯、聚酯弹性体、尼龙弹性体、聚烯烃弹性体、聚偏氟乙烯、全氟乙丙共聚物、聚ε-己内酯、聚醚醚酮中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中，所述无定型聚合物为聚苯醚、聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或一种以上。
在本发明的一种实施方式中，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tg-20℃～Tg+100℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tm-20℃～Tm+30℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。
在本发明的一种实施方式中，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tg-10℃～Tg+50℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tm-10℃～Tm+10℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。
在本发明的一种实施方式中，所述一次发泡压力Pfoam1＝5～30MPa。
在本发明的一种实施方式中，所述一次发泡压力Pfoam1＝10～25MPa。
在本发明的一种实施方式中，所述一次饱和时间tsat1≥(d/2)1.75；式中，d为发泡胚体的厚度或直径，单位为mm，一次饱和时间tsat1的单位为小时。例如，若发泡胚体为聚合物板材，则d为发泡胚体的厚度，若发泡胚体为聚合物颗粒，则d为发泡胚体的直径。
在本发明的一种实施方式中，所述一次发泡卸压速率Rfoam1＝4～500MPa/s。
在本发明的一种实施方式中，所述一次发泡卸压速率Rfoam1＝10～200MPa/s。
在本发明的一种实施方式中，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述二次发我方案号泡温度Tfoam2＝Tg-50℃～Tg+30℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tm-40℃～Tm+20℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。
在本发明的一种实施方式中，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tg-30℃～Tg+10℃)；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tm-20℃～Tm+10℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。
在本发明的一种实施方式中，所述二次发泡压力Pfoam2＝5～30MPa。
在本发明的一种实施方式中，所述二次发泡压力Pfoam2＝10～25MPa。
在本发明的一种实施方式中，所述二次饱和时间tsat2≥d/2；式中，d为发泡胚体的厚度或直径，单位为mm，二次饱和时间tsat2的单位为小时。例如，若发泡胚体为聚合物板材，则d为发泡胚体的厚度，若发泡胚体为聚合物颗粒，则d为发泡胚体的直径。
在本发明的一种实施方式中，所述二次发泡卸压速率Rfoam2＝50～500MPa/s。
在本发明的一种实施方式中，所述二次发泡卸压速率Rfoam2＝100～400MPa/s。
在本发明的一种实施方式中，所述发泡胚体的制备方法为：将聚合物在成型温度Tfoam下进行成型，得到发泡胚体。
在本发明的一种实施方式中，所述成型为挤出成型、注塑成型或热压成型。
在本发明的一种实施方式中，所述发泡胚体为聚合物板材、聚合物颗粒或聚合物异形件。
在本发明的一种实施方式中，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述成型温度Tfoam＝Tg+10℃～Tg+100℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述成型温度Tfoam＝Tm+10℃～Tm+80℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。
在本发明的一种实施方式中，所述发泡剂气体为N2和CO2中的一种或一我方案号
种以上。
在本发明的一种实施方式中，所述发泡剂气体中，N2和CO2的压力比为1:0～0:1。
本发明还提供了一种具有开孔结构的聚合物发泡材料，所述具有开孔结构的聚合物发泡材料由上述方法制得。
本发明还提供了上述方法在制备具有开孔结构的聚合物发泡材料中的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，此方法先通过一次发泡在发泡胚体内形成泡孔结构，再通过二次发泡在经一次发泡的发泡胚体内形成开孔结构。使用此方法制备具有开孔结构的聚合物发泡材料时，仅进行两次发泡即可获得兼具高开孔率、高发泡倍率、低收缩率与优泡孔形貌的开孔聚合物发泡材料，无需进行物理共混或化学改性，工艺简单，无废液产生。并且，使用此方法制备具有开孔结构的聚合物发泡材料时，可通过调整二次发泡的发泡温度、发泡压力以及卸压速率，综合调控一次发泡所得发泡壁上的泡孔尺寸，从而制备开孔率以及开孔孔径可调控的开孔聚合物发泡材料。
进一步地，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tg-20℃～Tg+100℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tm-20℃～Tm+30℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。设置此处一次发泡温度的目的在于使得聚合物发泡后，能够兼具一定的发泡倍率以及完整的泡孔形貌。若一次发泡温度过低，则发泡倍率较低，聚合物发泡材料的减重有限；若一次发泡温度过高，则聚合物的熔体强度过低，无法支撑泡孔，导致发泡失败。
进一步地，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tg-10℃～Tg+50℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
我方案号
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tm-10℃～Tm+10℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。使用此处一次发泡温度在发泡胚体内通过一次发泡形成泡孔结构的效果更佳。
进一步地，所述一次发泡压力Pfoam1＝5～30MPa。设置此处一次发泡压力的作用是为了与一次发泡温度相匹配，从而制备具有一定发泡倍率以及完整的泡孔形貌的聚合物发泡材料。若一次发泡压力过低，则发泡驱动力不足，难以完成泡孔的成核，导致发泡失败；若一次发泡压力过高，则高压设备成本较高。
进一步地，所述一次发泡压力Pfoam1＝10～25MPa。使用此处一次发泡压力在发泡胚体内通过一次发泡形成泡孔结构的效果更佳。
进一步地，所述一次饱和时间tsat1≥(d/2)1.75；式中，d为发泡胚体的厚度或直径，单位为mm，一次饱和时间tsat1的单位为小时。例如，若发泡胚体为聚合物板材，则d为发泡胚体的厚度，若发泡胚体为聚合物颗粒，则d为发泡胚体的直径。设置此处一次饱和时间的目的是为了使发泡剂气体充分饱和。
进一步地，所述一次发泡卸压速率Rfoam1＝4～500MPa/s。设置此处一次发泡卸压速率的目的是为了兼顾发泡材料的泡孔尺寸以及设备投资。若卸压速率太低，则成核驱动力过低，成核密度过低，发泡倍率有限，并且泡孔壁较厚，难以在二次发泡时形成开孔结构；若卸压速率太高，则需要口径更大的球阀或加装更多的小口径球阀，设备成本较高(发泡模具模腔内的压力通常使用球阀来控制)。
进一步地，所述一次发泡卸压速率Rfoam1＝10～200MPa/s。使用此处一次发泡卸压速率对发泡胚体进行发泡的发泡倍率更佳，且对球阀无特殊需求，设备成本低。
进一步地，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tg-50℃～Tg+30℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tm-40℃～Tm+20℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。设置此处二我方案号次发泡温度的目的在于使得使得一次发泡的聚合物中能够尽可能快速地饱和气体的同时，不破坏一次发泡形成的泡孔结构。若二次发泡温度过低，则聚合物基体熔体强度较高，难以形成开孔结构；若二次发泡温度过高，则一次发泡形成的泡孔结构被破坏，导致发泡失败，并且过程将难以控制。
进一步地，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tg-30℃～Tg+10℃)；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tm-20℃～Tm+10℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。使用此处二次发泡温度在经一次发泡的发泡胚体内通过二次发泡形成开孔结构的效果更佳。
进一步地，所述二次发泡压力Pfoam2＝5～30MPa。设置此处二次发泡压力的作用是为了在一次发泡形成的泡孔壁上完成泡孔的成核与微小生长，从而制备具有开孔结构的聚合物发泡材料。若二次发泡压力过低，则成核驱动力不足，难以在泡孔壁上形成新的泡孔；若二次发泡压力过高，则在泡孔壁上形成的新的泡孔容易发生剧烈生长，从而导致原本的泡孔结构难以维持，导致发泡失败。
进一步地，所述二次发泡压力Pfoam2＝10～25MPa。使用此处二次发泡压力在经一次发泡的发泡胚体内通过二次发泡形成开孔结构的效果更佳。
进一步地，所述二次饱和时间tsat2≥d/2；式中，d为发泡胚体的厚度或直径，单位为mm，二次饱和时间tsat2的单位为小时。例如，若发泡胚体为聚合物板材，则d为发泡胚体的厚度，若发泡胚体为聚合物颗粒，则d为发泡胚体的直径。设置此处二次饱和时间的目的是为了使发泡剂气体充分二次饱和。
进一步地，所述二次发泡卸压速率Rfoam2＝50～500MPa/s。设置此处二次发泡卸压速率的目的是为了能够在一次发泡的泡孔壁上形成小而密的泡孔结构。若卸压速率太低，则成核驱动力过低，难以在泡孔壁上形成新的泡孔；若卸压速率太高，则成核密度太高，将导致原有泡孔结构完全撕裂，发泡失败。
进一步地，所述二次发泡卸压速率Rfoam2＝100～400MPa/s。使用此处二次发我方案号
泡卸压速率在经一次发泡的发泡胚体内通过二次发泡形成开孔结构的效果更佳。
进一步地，所述发泡胚体的制备方法为：将聚合物在成型温度Tfoam下进行成型，得到发泡胚体；
当发泡胚体为无定型聚合物时，所述成型温度Tfoam＝Tg+10℃～Tg+100℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述成型温度Tfoam＝Tm+10℃～Tm+80℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。设置此处成型温度的作用是在于使得聚合物具有一定的加工流动性，同时又能够在成型时具有一定的定形能力。若成型温度低于所述温度，则聚合物难以加工，无法进行成型，若成型温度高于所述温度则聚合物熔体强度过低，难以在成型过程中定形，此外还伴随一定的降解，影响聚合物的性能。
附图说明
图1：实施例1所得具有开孔结构的聚合物发泡材料的内部结构。
图2：对比例4所得具有开孔结构的聚合物发泡材料的内部结构。
图3：对比例9所得具有开孔结构的聚合物发泡材料的内部结构。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
下述实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
我方案号
实施例1：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本实施例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：使用市售热塑性聚氨酯(TPU，硬度为85A，Tm＝150℃)，在180℃(成型温度Tfoam＝180℃)下，通过挤出成型制备厚度为10mm(d＝10mm)的聚合物板材；将聚合物板材放入发泡模具的模腔，并将模腔内的温度设定为140℃(一次发泡温度Tfoam1＝140℃)；
步骤二：步骤一结束后，将发泡剂CO2注入模腔，直至模腔内的压力达到15MPa(一次发泡压力Pfoam1＝15MPa)；
步骤三：步骤二结束后，将发泡胚体持续于温度为180℃、压力为15MPa的模腔放置17小时(一次饱和时间tsat1＝17小时)，使得发泡剂在发泡胚体中达到溶解平衡；
步骤四：步骤三结束后，通过球阀将模腔内的压力以100MPa/s的卸压速率(一次发泡卸压速率Rfoam1＝100MPa/s)泄压至环境压力，使得发泡胚体发生一次发泡；
步骤五：步骤四结束后，将模腔内的温度调整为130℃(二次发泡温度Tfoam2＝130℃)；
步骤六：步骤五结束后，将发泡剂N2注入模腔，直至模腔内的压力达到15MPa(二次发泡压力Pfoam2＝15MPa)；
步骤七：步骤六结束后，将发泡胚体持续于温度为130℃、压力为15MPa的模腔放置5小时(二次饱和时间tsat2＝5小时)，使得发泡剂在发泡胚体中再次达到溶解平衡；
步骤八：步骤七结束后，通过球阀将模腔内的压力以200MPa/s的卸压速率(二次发泡卸压速率Rfoam2＝200MPa/s)泄压至环境压力，使得发泡胚体发生二次发泡，得到具有开孔结构的聚合物发泡材料。
实施例2：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
我方案号
本实施例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将步骤二替换为：步骤一结束后，先将发泡剂N2注入模腔至模腔内的压力达到5MPa，再将发泡剂CO2注入模腔至模腔内的压力达到15MPa。
实施例3：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本实施例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将步骤六替换为：步骤五结束后，先将发泡剂N2注入模腔至模腔内的压力达到10MPa，再将发泡剂CO2注入模腔至模腔内的压力达到15MPa。
实施例4：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本实施例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将步骤六替换为：步骤五结束后，将发泡剂N2注入模腔，直至模腔内的压力达到10MPa(二次发泡压力Pfoam2＝10MPa)。
实施例5：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本实施例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将步骤六替换为：步骤五结束后，将发泡剂N2注入模腔，直至模腔内的压力达到20MPa(二次发泡压力Pfoam2＝20MPa)。
实施例6：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本实施例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：使用市售聚苯乙烯(PS，Tg＝105℃)，在180℃(成型温度Tfoam＝180℃)下，通过挤出成型制备厚度为10mm(d＝10mm)的聚合物板材；将聚合物板材放入发泡模具的模腔，并将模腔内的温度设定为130℃(一次发泡温度Tfoam1＝130℃)；
我方案号
步骤二：步骤一结束后，将发泡剂CO2注入模腔，直至模腔内的压力达到15MPa(一次发泡压力Pfoam1＝15MPa)；
步骤三：步骤二结束后，将发泡胚体持续于温度为130℃、压力为15MPa的模腔放置17小时(一次饱和时间tsat1＝17小时)，使得发泡剂在发泡胚体中达到溶解平衡；
步骤四：步骤三结束后，通过球阀将模腔内的压力以200MPa/s的卸压速率(一次发泡卸压速率Rfoam1＝200MPa/s)泄压至环境压力，使得发泡胚体发生一次发泡；
步骤五：步骤四结束后，将模腔内的温度调整为115℃(二次发泡温度Tfoam2＝115℃)；
步骤六：步骤五结束后，将发泡剂N2注入模腔，直至模腔内的压力达到25MPa(二次发泡压力Pfoam2＝25MPa)；
步骤七：步骤六结束后，将发泡胚体持续于温度为115℃、压力为25MPa的模腔放置5小时(二次饱和时间tsat2＝5小时)，使得发泡剂在发泡胚体中再次达到溶解平衡；
步骤八：步骤七结束后，通过球阀将模腔内的压力以400MPa/s的卸压速率(二次发泡卸压速率Rfoam2＝400MPa/s)泄压至环境压力，使得发泡胚体发生二次发泡，得到具有开孔结构的聚合物发泡材料。
对比例1：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将成型温度Tfoam＝180℃替换为：成型温度Tfoam＝150℃。
对比例2：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将成型温度Tfoam＝180℃替换为：成型温度Tfoam＝250℃。
对比例3：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
我方案号
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将一次发泡压力Pfoam1＝15MPa替换为：一次发泡压力Pfoam1＝3MPa。
对比例4：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将一次饱和时间tsat1＝17小时替换为：一次饱和时间tsat1＝10小时。
对比例5：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将一次发泡卸压速率Rfoam1＝100MPa/s替换为：一次发泡卸压速率Rfoam1＝2MPa/s。
对比例6：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将二次发泡温度Tfoam2＝130℃替换为：二次发泡温度Tfoam2＝100℃。
对比例7：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将二次发泡温度Tfoam2＝130℃替换为：二次发泡温度Tfoam2＝180℃。
对比例8：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将二次发泡压力Pfoam2＝25MPa替换为：二次发泡压力Pfoam2＝3MPa。
对比例9：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
我方案号
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将二次饱和时间tsat2＝5小时替换为：二次饱和时间tsat2＝3小时。
对比例10：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将二次发泡卸压速率Rfoam2＝400MPa/s替换为：二次发泡卸压速率Rfoam2＝600MPa/s。
对比例11：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将二次发泡温度Tfoam2＝130℃替换为：二次发泡温度Tfoam2＝180℃。
对比例12：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将一次发泡温度Tfoam1＝130℃替换为：一次发泡温度Tfoam1＝120℃。
对比例13：一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法
本对比例提供了一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，所述方法在实施例1的基础上，将一次发泡温度Tfoam1＝130℃替换为：一次发泡温度Tfoam1＝190℃。
实验例1：具有开孔结构的聚合物发泡材料的性能实验
使用排水法(参见文献：Gao,X.,Chen,Y.,Chen,P.,Xu,Z.,Zhao,L.,&Hu,D.(2022).SupercriticalCO2foamingandshrinkageresistanceofthermoplasticpolyurethane/modifiedmagnesiumboratewhiskercomposite.JournalofCO2Utilization,57,101887.)检测实施例1～6和对比例1～13制得的聚合物板材在一我方案号次发泡和二次发泡后的发泡倍率以及收缩率，使用真密度仪、扫描电子显微镜检测实施例1～6和对比例1～13制得的聚合物板材在一次发泡和二次发泡后的开孔率以及开孔孔径，检测结果见表1；使用扫描电子显微镜观察实施例1～6和对比例1～13制得的开孔结构的聚合物发泡材料的内部结构，观察结果见图1～3。
由表1和图1～3可知，使用实施例1～6的方法可获得较大发泡倍率、较高开孔率、较低收缩率的开孔聚合物发泡材料，其中，由实施例4～5制得的开孔聚合物发泡材料的开孔孔径看出，可通过二次发泡时气体的压力调控开孔孔径，由实施例1～3制得的开孔聚合物发泡材料的开孔率可以看出，可通过二次发泡时CO2与N2的气体比例调控开孔率。与此同时，与实施例1～6的方法相比，对比例1成型温度过低，聚合物还未完全熔融，难以挤出成型，双螺杆压力过高，报警停机；对比例2成型温度过高，聚合物熔体强度过低，在模头处难以成型；对比例3的一次发泡压力过低，发泡驱动力不足，难以完成泡孔的成核与生长，导致发泡倍率过低；对比例4的一次饱和时间过短，气体还未在聚合物中达到溶解平衡，导致一次发泡倍率过低，泡孔壁过厚，从而导致二次发泡时开孔率较低；对比例5的一次发泡卸压速率过低，成核驱动力过低，成核密度过低，发泡倍率有限，并且泡孔壁较厚，导致在二次发泡时开孔率较低；对比例6的二次发泡温度过低，导致聚合物基体熔体强度较高，难以形成开孔结构，开孔率较低；对比例7的二次发泡温度过高，一次发泡形成的泡孔结构被破坏，导致泡孔坍塌，发泡失败；对比例8的二次发泡压力过低，成核驱动力不足，难以在泡孔壁上形成新的泡孔，无法形成开孔结构；对比例9的二次饱和时间过短，导致气体没有在材料中达到溶解平衡，开孔率较低；对比例10的二次卸压速率过低，成核驱动力过低，难以在泡孔壁上形成新的泡孔，开孔率较低；对比例11的二次发泡卸压速率过高，成核密度太高，将导致原有泡孔结构完全撕裂，发泡失败；对比例12的一次发泡温度过低，聚合物熔体强度较高，发泡倍率较低，泡孔壁较厚，导致二次发泡时无法在泡孔壁上形成新的泡我方案号孔，无法形成开孔结构；对比例13的一次发泡温度过高，聚合物的熔体强度过低，无法支撑泡孔，泡孔完全坍塌，导致发泡失败。
表1聚合物板材在一次发泡和二次发泡后的发泡倍率、开孔率、开孔孔径以及收缩率
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种制备具有开孔结构的聚合物发泡材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤一：将发泡胚体放入发泡模具的模腔，并将模腔内的温度控制为一次发泡温度Tfoam1；
步骤二：步骤一结束后，将发泡剂注入模腔，直至模腔内的压力达到一次发泡压力Pfoam1；
步骤三：步骤二结束后，将发泡胚体持续放置于温度为一次发泡温度Tfoam1、压力为一次发泡压力Pfoam1的模腔，直至发泡剂在发泡胚体中达到溶解平衡；所述发泡剂在发泡胚体中达到溶解平衡的时间为一次饱和时间tsat1；
步骤四：步骤三结束后，将模腔内的压力以一次发泡卸压速率Rfoam1泄压至环境压力，使得发泡胚体发生一次发泡；
步骤五：步骤四结束后，将模腔内的温度控制为二次发泡温度Tfoam2；
步骤六：步骤五结束后，将发泡剂再次注入模腔，直至模腔内的压力达到二次发泡压力Pfoam2；
步骤七：步骤六结束后，将发泡胚体持续放置于温度为二次发泡温度Tfoam2、压力为二次发泡压力Pfoam2的模腔，直至发泡剂在发泡胚体中再次达到溶解平衡；所述发泡剂在发泡胚体中再次达到溶解平衡的时间为二次饱和时间tsat2；
步骤八：步骤七结束后，将模腔内的压力以二次发泡卸压速率Rfoam2泄压至环境压力，使得发泡胚体发生二次发泡，得到具有开孔结构的聚合物发泡材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发泡胚体为无定型聚合物或半结晶聚合物；所述半结晶聚合物为聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、液晶聚酯、尼龙6、尼龙66、聚苯硫醚、热塑性聚氨酯、聚酯弹性体、尼龙弹性体、聚烯烃弹性体、聚偏氟我方案号
乙烯、全氟乙丙共聚物、聚ε-己内酯、聚醚醚酮中的一种或一种以上；所述无定型聚合物为聚苯醚、聚碳酸酯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或一种以上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tg-20℃～Tg+100℃，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tg-50℃～Tg+30℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述一次发泡温度Tfoam1＝Tm-20℃～Tm+30℃，所述二次发泡温度Tfoam2＝Tm-40℃～Tm+20℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述一次发泡压力Pfoam1＝5～30MPa；所述二次发泡压力Pfoam2＝5～30MPa。
5.根据权利要求1～4任一项所述的方法，其特征在于，所述一次饱和时间tsat1≥(d/2)1.75，所述二次饱和时间tsat2≥d/2；式中，d为发泡胚体的厚度或直径，单位为mm，一次饱和时间tsat1和二次饱和时间tsat2≥d/2的单位为小时。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述一次发泡卸压速率Rfoam1＝4～500MPa/s；所述二次发泡卸压速率Rfoam2＝50～500MPa/s。
7.根据权利要求2～6任一项所述的方法，其特征在于，所述发泡胚体的制备方法为：将聚合物在成型温度Tfoam下进行成型，得到发泡胚体。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当发泡胚体为无定型聚合物时，所述成型温度Tfoam＝Tg+10℃～Tg+100℃；式中，Tg为无定型聚合物的玻璃化温度；
当发泡胚体为半结晶聚合物时，所述成型温度Tfoam＝Tm+10℃～Tm+80℃；式中，Tm为半结晶聚合物的熔化温度。
9.一种具有开孔结构的聚合物发泡材料，其特征在于，所述具有开孔结构的聚合物发泡材料由权利要求1～8任一项所述的方法制得。
10.权利要求1～8任一项所述的方法在制备具有开孔结构的聚合物发泡材料我方案号中的应用。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050175830A1 (en) * | 2002-05-04 | 2005-08-11 | Membrana Gmbh | Method for producing foamed polymer moulded bodies and foamed polymer moulded bodies |
| CN101184597A (zh) * | 2005-03-28 | 2008-05-21 | 株式会社钟化 | 聚羟基链烷酸酯树脂挤出发泡体的制法和由该制法得到的挤出发泡体 |
| CN102115558A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-07-06 | 四川大学 | 高导电聚合物碳纳米管复合材料及其微型加工方法 |
| CN110498945A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-11-26 | 华东理工大学 | 一种聚丙烯材料的超临界流体发泡方法 |
| CN112851999A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 四川大学 | 一种二次发泡制备高发泡倍率聚合物基泡沫珠粒的方法 |
| CN112940468A (zh) * | 2019-11-26 | 2021-06-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种聚乳酸基发泡粒子及其制备方法 |
| CN112959590A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-15 | 苏州申赛新材料有限公司 | 一种可精确控制发泡倍率的发泡方法 |
| CN113105665A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-13 | 华东理工大学 | 一种介电材料及其制造方法 |
-
2022
- 2022-12-13 CN CN202211595859.2A patent/CN115805688A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050175830A1 (en) * | 2002-05-04 | 2005-08-11 | Membrana Gmbh | Method for producing foamed polymer moulded bodies and foamed polymer moulded bodies |
| CN101184597A (zh) * | 2005-03-28 | 2008-05-21 | 株式会社钟化 | 聚羟基链烷酸酯树脂挤出发泡体的制法和由该制法得到的挤出发泡体 |
| CN102115558A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-07-06 | 四川大学 | 高导电聚合物碳纳米管复合材料及其微型加工方法 |
| CN110498945A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-11-26 | 华东理工大学 | 一种聚丙烯材料的超临界流体发泡方法 |
| CN112940468A (zh) * | 2019-11-26 | 2021-06-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种聚乳酸基发泡粒子及其制备方法 |
| CN112851999A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 四川大学 | 一种二次发泡制备高发泡倍率聚合物基泡沫珠粒的方法 |
| CN112959590A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-15 | 苏州申赛新材料有限公司 | 一种可精确控制发泡倍率的发泡方法 |
| CN113105665A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-07-13 | 华东理工大学 | 一种介电材料及其制造方法 |
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