[发明专利]一种微孔注塑成型开孔聚合物泡沫材料的方法及产品

说明书

本发明公开了一种微孔注塑成型开孔聚合物泡沫材料的方法及产品。所述方法包括步骤：(1)利用双螺杆挤出机共混聚丙烯、聚四氟乙烯与成核剂，经挤出、水下切粒得到聚四氟乙烯改性的聚丙烯树脂；(2)将聚四氟乙烯改性的聚丙烯树脂在微孔发泡注塑机中塑化熔融，注入超临界流体发泡剂，得到单一均相的聚合物/气体混合的聚合物熔体；(3)将聚合物熔体注入模具型腔里，待填满型腔后，聚合物熔体在模具型腔里保压，形成高弹态聚合物；(4)开合模发泡，降低熔体压力，开始发泡过程，最后经冷却成型，获得聚丙烯开孔泡沫材料。所得聚丙烯开孔泡沫材料密度为0.05～0.2g/cm³，开孔率为80％～99％。

技术领域

本发明涉及发泡材料技术领域，具体涉及一种微孔注塑成型开孔聚合物泡沫材料的方法及产品。

背景技术

泡沫材料是一种以聚合物树脂为基体，内部具有大量气泡的微孔材料，可视为以气体为填料的复合材料。与未发泡材料相比，泡沫材料具有质轻、比强度高、隔音、能量吸收能力强和高冲击强度等特点，因此在日用品、包装业、汽车行业、运输业、军事工业及建筑等领域都得到广泛的应用。目前，应用最广泛的泡沫材料主要包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚氨酯等软质与硬质泡沫塑料三大类。其中，发泡聚苯乙烯由于不易降解、难回收、易对自然环境造成“白色污染”而受到越来越多的限制。聚乙烯泡沫由于强度低，耐温性差，使用范围受限。与此相比，聚丙烯发泡材料以其优良的力学性能、较高的耐热性及环保性能等，引起了广泛关注。

按照泡孔结构的不同，泡沫材料可分为闭孔泡沫材料和开孔泡沫材料。与闭孔泡沫材料不同，开孔泡沫材料中气泡间相互连通，泡沫中的固体以相互连通的泡孔璧存在。由于存在互相连通的孔结构，开孔泡沫可以形成复杂的通道，让小分子气体或者流体等在泡沫内自由流动，从而显示出与闭孔泡沫材料完全不同的性能，可实现特殊用途。比如，开孔泡沫材料可作为分离和吸附材料、药物缓释材料、催化剂载体、液体分离膜材料。开孔泡沫材料常用制备技术有相分离法、拉伸法和热分解法。相分离法是最早用于制备开孔发泡材料的方法，但是该方法含有有害溶剂，且工艺过程复杂，成本高；拉伸法是通过对半结晶性聚合物拉伸使非晶区变形直至破裂形成微孔结构，但此工艺对聚合物材料要求很高，仅限于少数几种半结晶性聚合物；热分解法主要利用加热使特定种类嵌段聚合物发生降解，此方法也只限于很少的嵌段聚合物，若热不稳定物质未完全分解而残留在基体中，会影响材料的性能。

近年来，通过使用超临界流体比如超临界二氧化碳和超临界氮气来制备泡沫材料受到越来越多的关注。二氧化碳和氮气为不活泼气体、无毒、不可燃，因而该发泡过程绿色环保，在工业应用上拥有广阔的发展前景。同时，研究表明，可以利用超临界流体发泡技术来制备开孔泡沫材料。公开号为CN103435836A的专利说明书公开了一种具有开孔结构的聚合物泡沫材料的制备方法，此专利采用间歇式加工技术，引入超临界流体，经快速降压法及后期用刻蚀液溶解聚合物，得到了开孔泡沫塑料。公开号为US5334356A的专利说明书公开了一种利用连续挤出发泡工艺制备开孔泡沫塑料的方法。与间歇发泡和挤出发泡技术相比，微孔注塑成型技术由于可以生产具有高精度、三维复杂结构的制品，适合于对制品性能和形状有特殊要求的场所。但是，目前很少有关于利用微孔注塑成型技术制备开孔泡沫材料的工作。

发明内容

针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种微孔注塑成型开孔聚合物泡沫材料的方法，可直接利用微孔注塑成型技术高效制备具有高开孔率的聚丙烯发泡制品，且聚丙烯开孔泡沫的密度、开孔率和力学性能可在大范围内精确调控。

本发明的开孔泡沫聚丙烯材料的制备方法具有下述工序：首先将聚丙烯粒料与聚四氟乙烯及成核剂按比例混合，采用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒；然后将上述共混物放入微孔发泡注塑机中使其熔融塑化，同时引入超临界流体作为发泡剂，结合芯后退型装置，通过开合模发泡得到注塑成型聚丙烯开孔泡沫材料，所制备聚丙烯开孔泡沫材料的开孔率、密度和力学性能可在大范围内精确调控。

一种微孔注塑成型开孔聚合物泡沫材料的方法，包括步骤：