[发明专利]超临界模压发泡制备聚合物微孔发泡材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备发泡材料的方法，特别涉及一种利用超临界流体技术制备聚合物微孔发泡材料的方法。

背景技术

聚合物微孔发泡材料是特指孔径小于100μm，孔密度大于1.0×10⁶个/cm³的多孔聚合物发泡材料。由于材料内部大量微米级泡孔的存在，微孔发泡材料具有优异的减震、隔热和吸声性能，可广泛用于包装、隔热保温、减震缓冲和消音吸声等领域。特别地，当聚合物微孔发泡材料的孔径小于10μm后，大量微孔的存在将在不显著降低聚合物机械性能的前提下，显著降低聚合物制品重量，因此可以使用微孔聚合物制品代替未发泡的实体聚合物制品，从而实现减少原料消耗、减轻制品重量和节约成本的目的。

聚合物微孔发泡材料多应用超临界流体技术制备，比如超临界二氧化碳技术和超临界氮气技术。超临界流体技术具有清洁环保的特点，对环境和发泡制品都不会造成污染，因此，聚合物微孔发泡材料特别适用于食品、医疗、载人交通工具等领域。由于聚合物微孔发泡材料的泡孔尺寸较小，尤其适合于加工成超薄发泡制品，应用于微电子器件的包装。此外，大量微孔的存在还赋予聚合物微孔发泡材料特殊的声、光和电性能，例如，微孔发泡材料已经广泛应用于扬声器的振膜、液晶显示器背光模组的反射板等领域。

中国专利CN1621437公开了一种制备聚丙烯微孔发泡材料的方法，该方法将聚合物放置在高压釜内，通入超临界流体，超临界流体在高温高压条件下溶胀扩散进入聚合物基体，然后通过泄压阀门快速泄压实现微孔发泡。由于使用高压釜作为发泡设备，高压釜需为聚合物的发泡膨胀预留较大的空间，因此超临界流体用量较大，且高压釜放大较困难，很难实现工业化生产。

美国专利US 5723510公开了一种制备热塑性聚酯微孔发泡材料的方法，该方法将聚合物片材卷起放在高压釜内，通入气体，使其在常温高压下扩散进入聚合物，然后再将溶解了气体的聚合物片材放置于高温环境中发泡。由于气体在常温下扩散进入聚合物的速率较慢，1～2mm厚的聚酯片材的饱和时间通常要几十乃至几百小时，因此生产效率较低，而且只适合生产厚度较薄的微孔发泡片材。

美国专利US 7318713公开了一种利用超临界注塑成型技术制备聚合物微孔发泡材料的方法，该方法将超临界流体导入注塑机的料筒，在料筒内形成聚合物/超临界流体的均相溶液，均相溶液在被注射入模具的瞬间发泡。该方法由于气泡成核速率较低，得到的孔密度较小，只能实现发泡制品较小的减重，一般注塑成型微孔发泡制品减重不能超过30％，因此减重效果有限。

发明内容

本发明所要解决的问题是公开一种超临界模压发泡制备聚合物微孔发泡材料的方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明的方法，包括如下步骤：

将模压机上的发泡模具升温，待达到发泡温度后，将聚合物放入模具，模压机合模，模具密封，向模具内充入超临界流体，超临界流体压力为5～30MPa，超临界流体向聚合物溶胀扩散10～60分钟，然后模压机开模泄压发泡，即可得到泡孔尺寸和密度可控的聚合物微孔发泡材料。

所述的模压机可以安装有一层发泡模具，也可以安装有多层发泡模具；

所述的发泡模具为不锈钢耐高压模具，包括上模板和下模板；

所述的发泡温度为聚合物可发生粘弹性形变的温度范围内，对于无定形聚合物，发泡温度高于其玻璃化转变温度0.1～50℃；对于半结晶聚合物，发泡温度低于其熔点0.1～40℃，优选的，发泡温度为60～500℃；

所述的聚合物选自聚乙烯、聚乳酸、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚醚酮，硅橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物、热塑性聚氨酯或热塑性弹性体等中的一种以上，数均分子量为0.5～400万；

所述的聚合物形状可以是粒子、棒、片和板；

所述的超临界流体可以为超临界二氧化碳、超临界氮气或它们的任一比例的混合气体；

以聚合物重量为100份计，达到扩散平衡后，溶解在聚合物中的超临界流体含量为0.1～30份；

所述的泄压开模可以为先通过泄压阀将模具内的超临界流体压力泄至低于饱和压力的任一压力，再开模，也可以是在超临界条件下直接开模；

对于不同种类的聚合物，在上述条件下得到的微孔发泡材料体积膨胀倍率为2～60倍，平均孔径为：0.1～100μm，孔密度为：1.0×10⁶～1.0×10¹⁵个/cm³。