[发明专利]一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结方法及装置

说明书

本发明公开了一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结方法及装置；其包括热烧结模具，该烧结模具包括：进气端盖、下透气钢模芯、烧结室本体、上透气钢模芯、排气端盖；下透气钢模芯通过进气端盖固定在烧结室本体的下端，上透气钢模芯通过排气端盖固定在烧结室本体的上端；所述下透气钢模芯与上透气钢模芯之间的空腔为物料烧结室；进气端盖与下透气钢模芯之间的空腔为进气室，排气端盖与上透气钢模芯之间的空腔为排气室；本装置自始到烧结完成高温惰性气体都流动于粉料间隙中，对物料加热均匀，使得产品的开孔性好、多孔结构均匀。本装置可通过调节装入烧结室中物料的量即装填系数、进气室压力和选择聚合物粉料原料来调节产品多孔结构形态。

技术领域

本发明涉及属于多孔性聚合物材料成型技术领域，尤其涉及一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结方法及装置。

背景技术

开孔性多孔聚合物材料因其内部具有连通的三维网络孔隙结构，在工业生产及生活领域广泛应用于过滤分离、渗透和吸收过程。开孔性多孔聚合物材料的制备有很多种，如熔融挤出拉伸法、热致相分离法、微发泡法、和粉末烧结法等。对于一些性能非常优异的聚合物，如超过分子量聚乙烯、聚四氟乙烯等，因其熔融加工性能非常差，难以采用熔融挤出拉伸法制备多孔材料，而热致相分离发需要使用有机溶剂或找不到合适的溶剂、有机溶剂回收较复杂，微发泡法得到的多孔材料开孔率很低。因此，对于超过分子量聚乙烯、聚四氟乙烯等，其开孔性多孔材料目前主要采用粉末烧结法制备。

传统技术多数是仅简单地通过加热模具、由模具将热量传导给聚合物粉料，由于聚合物导热性差、粉料之间存在空隙，热量传导到被烧结物料中心需要较长的时间，烧结成型周期较长、效率较低；同时，被烧结物料不同位置上存在较大的温差，影响产品的性能均一性；另外，残存于粉料之间空隙的氧气，在高温烧结过程中，会对物料产生氧化降解或交联作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种加热速率快、烧结速度快、生产效率高的制备开孔性多孔聚合物材料的烧结方法及装置。

本发明通过下述技术方案实现：

一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结装置，其包括烧结模具，该烧结模具自下而上依次包括：进气端盖8、下透气钢模芯2、烧结室本体9、上透气钢模芯4、排气端盖10；

所述下透气钢模芯2通过进气端盖8固定在烧结室本体9的下端，所述上透气钢模芯4通过排气端盖10固定在烧结室本体9的上端；所述下透气钢模芯2与上透气钢模芯4之间的空腔为物料烧结室3；所述进气端盖8与下透气钢模芯2之间的空腔为进气室1，所述排气端盖10与上透气钢模芯4之间的空腔为排气室5；

所述排气端盖10上安装有真空排气单元7，所述进气端盖8上安装有惰性气体加热进气单元6。

所述下透气钢模芯2、上透气钢模芯4均为平均空隙尺寸5～15μm、孔隙率15％～30％的透气钢。

所述烧结室本体9内壁的上下端，均开设有凸台结构，下透气钢模芯2和下透气钢模芯2的外缘搭接在该凸台结构上。

所述惰性气体加热进气单元6由瓶装高压惰性气体源11、减压阀12、电加热器13和不锈钢管道14组成。

所述真空排气单元7由真空泵15、真空度控制阀16和不锈钢真空管路17组成。

所述进气端盖8和排气端盖10通过螺栓与烧结室本体9固定连接；在进气端盖8和排气端盖10与烧结室本体9之间的结合处增设有密封垫圈，以提高物料烧结室3内的气密性。

一种制备开孔性多孔聚合物材料的烧结方法，其包括如下步骤：

将聚合物粉料装入物料烧结室3后，闭合并通过螺栓锁紧进气端盖8和排气端盖10；