[发明专利]一种具有空腔的三维核壳结构复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，该制备方法为：将可聚合的填充材料通过化学方法均匀地包裹在颗粒状材料的外层，得到核@夹层颗粒；将热塑性或热固性高分子材料溶解于有机溶剂中，得到混合物；后将所述核@夹层颗粒与所述得到的混合物在超声震荡下混合均匀，蒸发干燥，得到核@夹层颗粒与热塑性或热固性高分子材料的混合粉末；将所述得到的核@夹层颗粒与热塑性或热固性高分子材料的混合粉末通过热压、辊压或涂布的方式成型，得到成型件；将所述得到的成型件通过溶解法或腐蚀法去除所述可聚合的填充材料，得到具有空腔的三维核壳结构复合材料，所述热塑性或热固性高分子材料的熔融温度低于所述可聚合的填充材料的熔点和所述颗粒状材料的熔点，所述可聚合的填充材料不溶解于所述有机溶剂。

2.根据权利要求1所述的具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述可聚合的填充材料选自聚苯乙烯、二氧化硅和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1所述的具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述颗粒状材料选自粒径为10nm～10μm的Au颗粒、Ag颗粒、Fe₃O₄颗粒、BaTiO₃颗粒、ZrO₂颗粒、Al₂O₃颗粒、ZnO颗粒、SiO₂颗粒和TiO₂颗粒中的一种。

4.根据权利要求1所述的具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述热塑性或热固性高分子材料选自聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯共聚物、聚四氢呋喃和聚丙烯中的一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述超声震荡为在功率为200～500W下超声震荡20～30min；

所述蒸发干燥是在温度为40～70℃、压力为＜0.5个标准大气压下蒸发干燥；

所述化学方法为乳液聚合法或溶胶凝胶法；

所述溶解法为：将所述得到的成型件浸泡于溶剂中12～24小时；所述溶剂选自二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和乙醇中的一种或两种以上；

所述腐蚀法为：将所述得到的成型件浸泡在强碱溶液中12-24小时，所述强碱溶液为浓度0.5-2mol/L的氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。

6.根据权利要求1所述的具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和/或乙醇。

7.根据权利要求1所述的具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述可聚合的填充材料与所述颗粒状材料的质量分数比为0.1:1～10:1；

所述热塑性或热固性高分子材料与所述可聚合的填充材料的质量分数比为1:1～1:20；

所述热塑性或热固性高分子材料与所述有机溶剂的质量分数比为1:5～1:20。

8.根据权利要求1所述的具有空腔的三维核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于，所述热压成型为：将所述核@夹层颗粒与热塑性或热固性高分子材料的混合粉末升温至0.6～0.8T_m、加压至10～12吨力，并保持20～30min，其中T_m为所述热塑性或热固性高分子材料的熔融温度；

所述辊压成型为：将所述核@夹层颗粒与热塑性或热固性高分子材料的混合粉末升温至所述热塑性或热固性高分子材料的熔融温度，混炼50～70min；

所述涂布成型为：将所述核@夹层颗粒与热塑性或热固性高分子材料的混合粉末与有机溶剂混合，后在转速为600～1000r/min下旋转15～20s，后在温度为70～90℃下烘干；所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、丙酮和/或乙醇；所述核@夹层颗粒与热塑性或热固性高分子材料的混合粉末与所述有机溶剂的质量分数比为1:5～1:20；采用热重分析实验法和差示扫描量热法测量所述热塑性或热固性高分子材料的熔融温度。