[发明专利]一种具有开孔结构的聚合物泡沫材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物泡沫材料领域，更具体的说是为现有开孔泡沫材料领域提供一种新制备方法，即具有开孔结构的聚合物泡沫材料的制备方法。

背景技术

开孔聚合物泡沫材料，是指泡体中的泡孔间相互连通，泡体中的气相和聚合物都是连续相的泡沫材料。由于聚合物基体中的泡孔结构是开放式的，泡孔之间相互连通，能形成复杂的通道，让小分子气体或流体通过材料流动。假如能够精确地控制开孔泡沫材料中泡孔的尺寸和形态，就可以确定穿过材料的微粒大小，使其起到分离作用。开孔聚合物泡沫材料可以作为分离和吸附材料、催化剂载体、药物缓释材料、液体分离膜材料、低介电常数材料等等。

开孔聚合物泡沫材料的常见制备方法有三种：相分离法、射线照射法、拉伸法。相分离法是两相或两相以上混合物体系（聚合物、添加剂和溶剂）在温度或溶剂等作用下产生分相，从而在聚合物基体内形成特定微孔结构的方法，所制备的材料可以是开孔或闭孔结构。但是它的主要缺点是需要使用大量昂贵的、有害的溶剂，生产过程非常复杂。射线照射法利用核反应堆产生的带电粒子照射薄膜基材，带电粒子穿透薄膜留下痕迹，然后将薄膜置于化学试剂中腐蚀，即可得到微孔薄膜，薄膜上的孔大多是笔直的圆孔。1972年美国采用拉伸法生产了聚丙烯微孔过滤膜，过程是：聚丙烯首先在高于其熔点下挤出成膜，然后在无张力的情况下，将其置于聚丙烯熔点以下冷却，时间不超过5 s，然后将膜冲孔接着控制一定的拉伸比进行拉伸，再将膜在一定的温度和张力下热成型，从而制得所需的开孔薄膜。拉伸法和射线法制得的产品是软质薄型制品，在制取硬质或厚壁制品时有一定困难。

采用超临界流体快速降压法制备热塑性聚合物的泡沫材料，一般得到的是具有闭孔结构的泡沫材料，泡孔与泡孔之间彼此独立。夏广义（夏广义，硕士论文，大连理工大学，大连，2010）采用改进的超临界二氧化碳降压发泡法一次注气连续升温多次卸压的处理过程制备聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）多孔材料，样品内部泡孔有一定程度的连通性。但是实验处理过程复杂，泡孔结构不易控制，样品内部泡孔的尺寸较大，不在微孔塑料的范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有开孔结构的聚合物泡沫材料的制备方法，所述方法工艺简单，根据本发明所述方法制备的产品泡孔分布均匀且发泡材料无杂质残留。

一种具有开孔结构的聚合物泡沫材料的制备方法，工艺步骤如下：

（1）采用熔融法将两种或两种以上聚合物进行共混，得到聚合物的共混物；

（2）将步骤（1）所得到的聚合物的共混物真空模压成设计形状的坯体并冷却定型；

（3）将步骤（2）所得到的聚合物的共混物坯体置于高压反应釜中，通入气体并升温、加压至所述气体的超临界点以上将其转变成超临界流体，当超临界流体在坯体中达到饱和状态后，采用快速降压法使坯体发泡，冷却定型后得到聚合物发泡材料；

（4）将步骤（3）所得到的聚合物发泡材料浸入适当的刻蚀液中，一定时间取出后即得到具有开孔结构的聚合物泡沫材料；

（5）将步骤（4）所得到的具有开孔结构的聚合物泡沫材料依次用乙醇、蒸馏水反复洗涤以除去具有开孔结构的聚合物泡沫材料中的杂质。

上述方法中，聚合物为热塑性聚合物，可以是无定型热塑性聚合物，或是结晶性热塑性聚合物。

上述方法中，熔融法的操作如下：将聚合物的共混物在常压、聚合物共混物的共熔融温度下混炼至聚合物混合均匀。

上述方法中，用于发泡的气体为二氧化碳、氮气或空气。

上述方法中，快速降压发泡的降压速率（平均速率）为5~60 MPa/s。

上述方法中，聚合物发泡材料浸入的刻蚀液可以是一种溶液、一种溶剂或其混合液。对刻蚀液的要求是：刻蚀液能够与聚合物发泡材料产生物理或者化学反应，使聚合物发泡材料中至少有一种聚合物被溶解或降解，在泡孔壁上形成连接泡孔的通道，最终形成具有开孔结构的聚合物泡沫材料。

上述方法中,聚合物发泡材料浸入到刻蚀液中的时间为30 min~4 h，刻蚀液温度为15~65 ℃。