[发明专利]双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料，其特征在于该发泡聚合物复合材料由基体材料和无机纳米填料组成，基体材料为非晶热塑性聚合物，无机纳米填料的量为基体材料重量的0.05 wt%~1.0 wt%，该发泡聚合物复合材料同时具有闭孔结构的大孔和闭孔结构的小孔，小孔的孔径分布在0.5~3 μm之间，大孔的孔径分布在5~30 μm之间；所述非晶热塑性聚合物为聚苯乙烯或聚碳酸酯，所述无机纳米填料为富勒烯、石墨烯、碳纳米管、纳米二氧化硅、纳米粘土或者纳米碳黑；

该发泡聚合物复合材料的制备方法如下：

（1）以非晶热塑性聚合物为基体材料，按照无机纳米填料的量为基体材料重量的0.05wt%~1.0 wt%的比例将无机纳米填料均匀分散到基体材料中形成复合材料，然后将复合材料制成成型坯体；

（2）将步骤（1）所得成型坯体置于反应釜中，将反应釜的温度升至T^oC，T_g＜T＜（T_g+20^oC），T_g为CO₂饱和后的基体材料的玻璃化转变温度，向反应釜中通入CO₂至反应釜中的压力达到20~30 MPa使CO₂转变为超临界CO₂，使成型坯体在超临界CO₂中保持至少2 h，然后采用快速降压法将反应釜中的压力降至常压使成型坯体发泡，再冷却定型即得双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料。

2.根据权利要求1所述双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料，其特征在于步骤（1）中，采用溶液共混法或者机械共混法将无机纳米填料均匀分散到基体材料中。

3.根据权利要求2所述双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料，其特征在于步骤（1）中，所述溶液共混法的操作为：将基体材料溶解在有机溶剂中形成基体材料溶液，将无机纳米填料均匀分散在与溶解基体材料相同的有机溶剂中形成无机纳米填料分散液，然后将基体材料溶液与无机纳米填料分散液混合均匀得到复合材料分散液，将复合材料分散液加入反溶剂中使复合材料析出并将所得复合材料干燥去除溶剂。

4.根据权利要求3所述双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料，其特征在于基体材料溶液的浓度为0.1~0.2 g/mL，无机纳米填料分散液的浓度为0.1~5 mg/mL。

5.根据权利要求3或4所述双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料，其特征在于步骤（1）中，采用超声的方式将无机纳米填料均匀分散在与溶解基体材料相同的有机溶剂中形成无机纳米填料分散液，采用超声的方式将基体材料溶液和无机纳米填料分散液混合均匀。

6.根据权利要求5所述双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料，其特征在于超声的功率为200~1000 W，控制超声过程的中温度不超过60 ^oC。

7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述双峰闭孔结构的发泡聚合物复合材料，其特征在于步骤（2）中，快速降压法的降压速率为0.5~5 MPa/s。