[发明专利]一种超临界CO2

说明书

本发明公开了一种超临界CO₂发泡材料用生物基多孔碳材料。它按重量份数计，包括50~100份热塑性聚氨酯TPU，1~10份生物基多孔碳，0.1~2份偶联剂，0.1~2份抗氧剂。本发明涉及的生物基多孔碳材料取用天然竹子或竹笋为原料，制备工艺简单，可大规模工业化生产，生物基多孔碳能够均匀分散在TPU基体中，体现出良好的分散形态和界面相容性。对发泡纤维复合材料的断面进行SEM的扫描，结果表明多孔碳的引入能够大大增加细纤维（200μm）的可发性，发泡范围显著增大；随着纤维直径的增加，对于直径500μm的纤维，多孔碳的引入有效地降低泡孔尺寸，提高泡孔密度，制备的热塑性弹性体/生物基多孔碳发泡材料具有高的使用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及工程材料应用技术领域，具体是超临界CO2发泡材料用生物基多孔碳材料及其在超临界CO₂发泡材料的应用。

背景技术

聚合物发泡材料因质轻、成本低、回弹性和缓冲性能好的优势，已经广泛应用到汽车、航空、包装和建筑等领域。现如今的发泡方法种类繁多，如挤出发泡，注塑发泡，间歇发泡等。聚合物发泡材料主要是在不损害其自身性质的前提下降低材料本体密度，降低成本。与非泡沫塑料相比，其密度可比未发泡材料低5%~95%，冲击强度比未发泡材料高5倍以上，比刚度（刚度/质量比）比未发泡材料高3~5倍，但仍保持很好的机械性能，聚合物泡沫材料已经在汽车，航空，包装和建筑工业等中得到了应用。此外，与相同密度的大孔泡沫相比，微孔泡沫材料由于其较小的泡孔尺寸和泡孔尺寸的均匀性而提供特别的机械性能，在许多工程领域可直接替代传统聚合物材料及金属和无机材料。

典型的聚合物发泡体系由聚合物(或聚合物单体)，发泡剂，成核剂和其他必要的添加剂(阻燃剂，表面活性剂，催化剂等)，一般来说发泡剂分为两种类型：物理发泡剂和化学发泡剂。化学发泡剂通常是反应性物质通过一定的化学反应或热分解产生气体；物理发泡剂通常为挥发性化学物质（碳氢化合物/醇），惰性气体(二氧化碳、氮气、氩气、水)。其中，二氧化碳是环保性能最好的选择，并且气体的运动能力好、扩散性强，因此超临界二氧化碳发泡的方法得到研究者们的广泛关注。

聚氨酯热塑性弹性体TPU突出的特点是硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能，可广泛应用到黏合剂、聚合物成型、汽车、电子器件、体育用品和玩具等。TPU即使在低温下的高柔性，良好的磨损行为和低压缩永久变形，这导致TPU在汽车、化学和医疗工业中的广泛应用。因此，国内外许多学者或者公司对TPU发泡材料的研究有着浓厚的兴趣。

发明内容

本发明目的是提供一种超临界CO₂发泡材料用生物基多孔碳材料，生物质多孔碳材料取用天然竹子或竹笋为原料，制备工艺简单，可大规模工业化生产，制备得到的发泡复合材料具有优异的力学性能和泡孔结构。

所述的一种超临界CO₂发泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于按重量份数计，包括50~100份热塑性聚氨酯TPU、0.1~10份生物基多孔碳、0.1~2份偶联剂、0.1~2份抗氧剂。

所述的一种超临界CO₂发泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于按重量份数计，包括60~90份热塑性聚氨酯TPU、2~9份生物基多孔碳、0.3~1.8份偶联剂、0.3~1.8份抗氧剂。

所述的一种超临界CO₂发泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于按重量份数计，包括70~80份热塑性聚氨酯TPU、3~6份生物基多孔碳、0.5~1.5份偶联剂、0.5~1.5份抗氧剂。

所述的一种超临界CO₂发泡材料用生物基多孔碳材料，其特征在于热塑性聚氨酯TPU的分子量为1000～6000。