[发明专利]一种可调控孔结构的多孔材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种可调控孔结构的多孔材料及其制备方法，所述多孔材料包括高温热稳定硬质颗粒；其中，所述高温热稳定硬质颗粒为在制备所述多孔材料的温度下仍能稳定存在的硬质颗粒。本发明的多孔材料相比于未添加高温热稳定硬质颗粒的多孔材料，可通过不同添加量，不同粒径的高温热稳定硬质颗粒定量调控多孔材料孔径分布，使其孔隙率为60.0‑98.0％，平均孔径为0.1‑10.0mm，最可几孔径为0.1‑8.0mm，尤其是可以将具有最可几孔径的孔所占比例由未加入高温热稳定硬质颗粒时的10‑30％提高至50‑99％。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种可调控孔结构的多孔材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料是一种新兴的材料体系，其最显著的特点，是具有规则排列，大小可控的孔道结构，其独有的机械，吸附，渗透，光电及生物活性等特性，在结构及光电材料，吸附及分离介质，生物医学等领域具有广阔应用前景，自问世以来，备受国际诸多学科领域学者重视，迅速成为跨学科研究的焦点和热点。

制备多孔材料的方法有很多，包括粉末冶金法、熔体发泡法、脱合金法、溶胶凝胶法、斜入射沉积法等。其中利用熔体发泡法制备多孔材料，不仅容易控制样品的形状、成分和密度，而且制备出的多孔材料内部多为闭合型气孔，使得多孔材料具有低热导率、低体积密度、耐腐蚀、耐高温以及相对较高的力学强度等优点，可广泛应用于化工、冶金、建筑、石油、矿山、机械等领域的管道、储罐、换热系统的隔热保温，以及特殊条件下工作的复合隔热及隔音吸声系统。

熔体发泡法制备多孔材料的研究目前还存在着许多问题亟待解决，其中孔径分布不均与气孔形态失控的问题尤为突出。多孔材料的性能与孔径分布、气孔形态等密切相关，孔径分布宽不仅造成多孔材料整体力学结构失衡和应力集中，降低材料力学强度，而且还会导致多孔材料导热性能下降，影响了多孔材料的推广与应用。目前国内外这些专利对此问题的研究大多局限于制备条件和工艺流程对多孔材料结构和性能的影响，不仅大大的增加了调控的难度，而且成本也会大幅提高。

CN 102534464 A公开了一种通过渗氮实现金属多孔材料孔径调节的方法，具体是通过将氮元素渗入材料的孔表面而使其平均孔径缩小至一定范围内。当氮元素渗入金属多孔材料的孔表面后，引起金属多孔材料的孔洞表层发生晶格畸变膨胀或形成新相层，从而使金属多孔材料上的原有孔洞缩小，以达到调节孔径的目的。CN 102560175 A公开了一种通过化学热处理实现孔径调节的金属多孔材料的孔径调节方法，该发明的金属多孔材料的孔径调节方法具体是通过将至少一种元素渗入材料的孔表面而使其平均孔径缩小至一定范围内。这两篇专利都是通过将元素渗入到多孔材料中，从而改变多孔材料的孔径，但该方法只针对金属多孔材料，且孔径可变化的范围有限，且不能实现对于多孔材料孔径分布的调控。

发明内容

针对现有技术的不足及实际的需求，本发明提供一种可调控孔结构的多孔材料及其制备方法，所述方法可以改善多孔材料气孔分布不均问题，可以调控多孔材料孔径分布。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种可调控孔结构的多孔材料，所述多孔材料包括高温热稳定硬质颗粒；

其中，所述高温热稳定硬质颗粒为在制备所述多孔材料的温度下仍能稳定存在的硬质颗粒。

本发明中，所述制备所述多孔材料的温度指的是针对不同的多孔材料，制备多孔材料的温度也是不相同的，只需要所述的高温热稳定硬质颗粒在制备多孔材料的温度下仍然稳定存在，即可认定为所述高温热稳定硬质颗粒，通常温度为大于1200℃。

本发明调控多孔材料孔结构的方法是通过添加固态硬质颗粒作为多孔材料气泡成核质点，从而将气泡原本的均相成核转变为非均相成核，减小了成核能，使得气泡数量增多，体积减小，进而达到控制多孔材料孔隙率以及平均孔径的目的，特别是能够调控多孔材料的孔径分布。