[发明专利]利用超临界CO2

说明书

本发明公开了一种利用超临界CO₂制备微孔聚芳醚腈树脂发泡材料的方法，包括以下步骤：将干燥后的聚芳醚腈树脂在双螺杆挤出机内熔融塑化，并以氮气作为保护气，熔融挤出后形成PEN膜材料，并淬冷至50℃以下；将PEN膜材料置于反应釜中，用CO₂气体冲洗反应釜，再通入超临界CO₂，使PEN膜材料进行饱和吸附，得到过饱和的CO₂/PEN样品；将CO₂/PEN样品迅速置于油浴中发泡，发泡结束后在室温的蒸馏水中淬火，然后浸泡于乙醇中，再进行真空干燥,得到微孔PEN发泡材料。本发明制备的微孔PEN发泡材料呈膨胀状态，体积增大，因含大量微孔而具有轻质、高强、抗冲、耐高温、高阻燃、尺寸稳定性好、隔音以及增加过滤、吸附功能等优点，从而拓宽了PEN树脂的应用领域。

技术领域

本发明涉及热塑性树脂复合材料技术领域，尤其是一种利用超临界CO₂发泡制备微孔聚芳醚腈树脂泡沫材料的方法。

背景技术

聚芳醚腈(PEN)属于特种工程塑料领域，其大分子主链拥有芳醚结构单元，且其中一种芳醚侧基为腈基，综合了各组分的性能特点。80年代初期 D.K.Mohanty等以二卤代苯甲腈制备了具有实际应用性能的聚芳醚腈均聚物，之后聚芳醚醚产品取得了快速发展，日本出光兴产公司成功开发出PEN产品。聚芳醚腈在国内的研究起步于20世纪80年代，主要集中在研究合成工艺和配方等方面。PEN产品可用于特种工程塑料、薄膜、纤维及复合材料，拥有热稳定性好、力学性能高、绝缘性好、耐化学品腐蚀和拥有自阻燃性等优异的综合性能。但是，纯PEN尚无法满足应用中的一些苛刻要求，如轻质、低导热系数、长时间隔热、隔音、具有吸附过滤功能等，因此拓宽PEN树脂的应用领域，对于满足军事、能源、航天、工业等高端技术领域具有极高的应用价值及商业价值。

上世纪90年代后，以超临界流体(CO₂、N₂等)为物理发泡剂，进行聚合物微孔发泡成型技术得到了飞速发展。超临界二氧化碳(scCO₂)是指温度高于31.1℃，压力高于7.38MPa的CO₂流体，其具有接近于气体的粘度和扩散系数，同时具有接近于液体的密度和溶剂化能力等特点。作为绿色物理发泡剂，超临界CO₂具有无毒环保、价廉易得、临界条件容易达到(临界温度TC＝31.06℃，临界压力为 PC＝7.4MPa)以及化学惰性等诸多优点。超临界CO₂在聚合物内的溶解可对聚合物基体产生很强的塑化作用，使得聚合物的物化性质发生改变。如：泡孔密度的增加，熔点(Tm)、玻璃化转变温度(Tg)的降低，结晶聚合物结晶温度(Tc)的降低以及结晶动力学的改变等等。目前，利用超临界CO₂发泡制备微孔聚芳醚腈树脂泡沫材料的技术还未见报道。

采用超临界CO₂制备发泡材料的过程中，一个普遍存在的问题就是泡孔尺寸大、泡孔密度小，因此使微孔聚芳醚腈树脂泡沫材料具有较大的泡孔密度和较小的泡孔尺寸，从而可以得到力学性能优异的微孔聚芳醚腈树脂泡沫材料，宽聚芳醚腈树脂的应用领域，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用超临界CO₂制备微孔聚芳醚腈树脂发泡材料的方法，以得到性能优异的微孔聚芳醚腈树脂发泡材料，从而拓宽聚芳醚腈树脂的应用领域。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用超临界CO₂制备微孔聚芳醚腈树脂发泡材料的方法，包括以下步骤：

(a)将干燥后的聚芳醚腈树脂在双螺杆挤出机内熔融塑化，并以氮气作为保护气，熔融挤出后形成0.1-2mm的PEN膜材料，并淬冷至50℃以下；