[发明专利]一种反模泡沫材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及多孔材料领域，具体地说是一种反模泡沫材料及其制备方法和应用。该反模泡沫材料在宏观上由三维连续的支撑骨架网络和三维连通的通道孔构建而成，支撑骨架自身为致密的，或为含有纳米级和/或微米级孔径的孔隙。利用具有三维连通网络结构的高分子树脂泡沫材料，采用本发明所述的结构设计和制备方法，制得三维连通网络的反模泡沫材料。该反模泡沫材料在实现支撑骨架高体积分数占比的同时具有尺寸可调控的两种类型的孔隙：宏观三维连通的通道孔、三维连续的支撑骨架自身含有的微米和/或纳米级孔隙。该发明的创新性在于实现高体积分数的三维连通开孔泡沫材料的高效率制备，为其应用奠定基础。

技术领域

本发明涉及多孔材料领域，具体地说是一种反模泡沫材料及其制备方法和应用。

背景技术

泡沫材料是一种特殊的多孔材料，其几何结构特征是具有三维连通的开孔网络结构。此类结构的材料拥有质量轻、孔隙率可调、高渗透率等诸多优点，流体在其三维连通的网孔里的质量传递、动量传递、热量传递效率均可以得到有效提高。因而，在化工过程强化、复合材料等应用领域，泡沫材料的制备和应用正逐渐受到广泛的重视。

目前，开孔泡沫材料主要是利用基于K.Schwartzwalder的发明专利US3090094所述的方法制备而得，这种方法虽然可以制备高体积分数的泡沫材料，但代价是需要反复进行很多次的浸渍过程，制备效率非常低。这严重限制诸如复合材料应用领域所需的高体积分数泡沫材料的大规模、低成本制备与应用推广。

反模泡沫材料是利用具有传统开孔泡沫材料作为模板，对三维连通的开孔网孔内注入粉料或浆料，再经致密化、除去模板、成型而值得的泡沫材料。这种材料的骨架和三维连通的通道孔所占据的空间，分别与作为模板的开孔泡沫材料的三维连通开孔网孔和骨架相对应。这种方法使高体积分数泡沫材料的制备工艺避免反复多次的浸渍过程，具有广泛研究价值与应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反模泡沫材料及其制备方法和应用，解决现有技术中材料结构或组成单一、力学性能差、制备效率低下等问题。

本发明的技术方案是：

一种反模泡沫材料，该反模泡沫材料由三维连续的支撑骨架(a)和横断面直径可调控的三维连通的通道孔(b)构建而成；其中，该通道孔(b)的横断面为尺寸可调控的近圆状或椭圆状。

所述支撑骨架(a)自身为多孔结构或致密结构。

所述多孔结构支撑骨架(a)本体含有纳米级和/或微米级孔径的孔隙。

所述支撑骨架(a)本体的材质可为均质或非均质。

所述支撑骨架(a)本体的物理结构或化学结构可为各向同性的或各向异性的。

所述反模泡沫材料的任一截面上，任意相邻的两个通道孔(b)的截面的中心位置之间的距离(d1)为0.2mm～20mm，所述三维连通的通道孔(b)的横断面直径(d2)0.1mm～10mm。

所述支撑骨架(a)本体含有的孔隙的孔径尺寸范围为0.1nm～100μm，支撑骨架(a)本体的孔隙率p为0p≤70％。