[发明专利]一种含氟聚合物泡孔材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其包括如下步骤：a)将含氟聚合物置于密闭容器中，并将密闭容器的温度升至150℃～340℃；b)向密闭容器中通入超临界二氧化碳至密闭容器的压力达到10MPa～40MPa，并在该压力下保持预定时间T，使超临界二氧化碳均匀分布于含氟聚合物中；c)对所述密闭容器进行卸压，使所述含氟聚合物中的超临界二氧化碳发泡，得到含氟聚合物泡孔材料，其中所述密闭容器的卸压速度为大于8MPa/s。本发明还提供一种含氟聚合物泡孔材料。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种含氟聚合物泡孔材料及其制备方法。

背景技术

含氟聚合物材料是一种单体分子中的氢原子被氟原子全部取代或部分取代的特种高分子聚合物。因氟原子较低的极化率，强的电负性，较小的范德华半径，以及很强的键能，含氟聚合物材料呈现优异的耐热、耐化学腐蚀、耐候、阻燃等特性。然而，含氟聚合物材料的密度往往大于1.7g/cm³，单体积质量远远大于常用的工程塑料，导致其原料成本远远高于其他塑料，而限制了含氟聚合物材料的推广应用。

研究发现高分子发泡材料是一种性能优异的材料，其密度得到大幅度降低，同时具有良好的机械性能、热力学性能、加工性能及某种特殊性能。

目前高分子发泡材料的制备方法主要分为两种：化学发泡和物理发泡。化学发泡一般采用在高温下能分解产生气体的有机化合物作为发泡剂。化学发泡剂的使用存在严重的环境和人身危害。物理发泡指通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解等起到发泡的作用。超临界二氧化碳是一种优异的气相物理发泡剂。比如中国公开专利(CN101580600A)公开了一种聚全氟乙丙烯微孔发泡材料，采用超临界的二氧化碳流体来进行发泡，然而该方法中，由于聚全氟乙丙烯在40摄氏度的温度下为固态，超临界二氧化碳在聚全氟乙丙烯基体中的渗透扩散较慢，耗时较长(2小时以上)，且存在混合不均匀等缺陷，难以得到高孔隙率、均匀分布的聚全氟乙丙烯发泡材料，其工艺时效低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种含氟聚合物泡孔材料及其制备方法。该含氟聚合物泡孔材料不仅具有高开孔率，而且泡孔分布均匀。该制备方法用时短，制备效率高。

本发明提供一种含氟聚合物泡孔材料的制备方法，其包括如下步骤：

a)将含氟聚合物置于密闭容器中，并将密闭容器的温度升至150℃～360℃；

b)向密闭容器中通入超临界二氧化碳至密闭容器的压力达到10MPa～40MPa，并在该压力下保持预定时间T，使超临界二氧化碳均匀分布于含氟聚合物中；

c)对所述密闭容器进行卸压，使所述含氟聚合物中的超临界二氧化碳发泡，得到含氟聚合物泡孔材料，其中所述密闭容器的卸压速度为大于8MPa/s。

本发明还提供一种采用上述制备方法得到的含氟聚合物泡孔材料，其特征在于，所述含氟聚合物泡孔材料包括多个开孔，所述开孔的孔径大小为1纳米～100微米，所述含氟聚合物泡孔材料的密度为0.3～1.4g/cm³。

相较于现有技术，本制备方法具有以下优点：

通过将密闭容器的温度升至150℃～360℃，使得含氟聚合物在高温下变为软相。当通入超临界二氧化碳后，超临界二氧化碳可快速溶解并扩散于软相的含氟聚合物中，以形成均匀分布的泡核。再以较高的卸压速度(大于8MPa/s)对所述密闭容器进行卸压，使超临界态的二氧化碳膨胀、逃逸，促使泡核生长从而在含氟聚合物基体中形成多个泡孔，得到具有多个泡孔的含氟聚合物泡孔材料。

相比于现有技术，该方法中超临界二氧化碳与含氟聚合物之间混合的时间较短，只要8分钟即可实现超临界二氧化碳均匀分布。相比于现有的2小时溶胀(CN101580600A)，大大降低了制备时间，提高了制备效率。