[发明专利]一种微孔定排的泡沫材料的制备方法

说明书

本发明提供的一种微孔定排的泡沫材料的制备方法，是一种微孔定排的叠层泡沫材料的制备方法，该方法是：先将0.20～1.50mm厚的聚合物薄片堆叠，再将堆叠的聚合物薄片在160～220℃和1～15MPa的热压环境中熔融热压，制得聚合物基叠层材料，然后将该聚合物基叠层材料进行超临界流体发泡，得到所述泡沫材料，该泡沫材料为泡孔定向连续排布的聚合物基微孔泡沫材料。本发明采用超临界二氧化碳发泡技术制备了泡孔定向连续排布的聚合物基微孔泡沫材料，该种具有各向异性结构的功能材料，在安全防护，隔音隔热，缓冲减震等领域具有特殊的应用价值。

技术领域

本发明涉及聚合物微孔泡沫材料的制备，特别是以聚合物为基体的泡孔定向排布的微孔叠层泡沫材料的制备方法。

背景技术

随着现代科技的快速发展，制备功能化的聚合物基体材料成为工业界和科学界的研究热点。具有各向异性结构的聚合物基材料是一种聚合物基体功能材料，通常会借助外场作用，使填料粒子或某一图案结构在高分子基体中按照某一特定方向取向排列，获得具有各向异性结构的聚合物基功能材料，从而实现某一特定方向的传导功能。具有泡孔定向排布的聚合物基微孔泡沫材料，便是一种各向异性结构的功能材料，其泡孔可以按照某一特定方向取向，有序的排列在聚合物基体中，在安全防护，隔音隔热，缓冲减震等领域具有特殊的应用价值。

一般为了得到多功能用途的各向异性结构的聚合物基材料，经常需要聚合物基材料具有某种有序结构或者其他图案结构，常用的方法有剪切力取向、热梯度自组装、磁场取向、电场取向和应力取向等。对于泡孔定向排布的聚合物基材料的制备，通常情况下，粘接这一方法会经常被采用。通过粘结剂，将若干层聚合物基依次黏结，以实现层与层之间的紧密联结，经过发泡获得各向异性结构的功能微孔泡沫材料。但是这种方法在粘接界面处存在致密粘结层，孔隙并不会连续，难以获得各向异性结构的微孔泡沫材料，无法对其性能的改善起到提高的作用。

超临界二氧化碳发泡技术，是以超临界二氧化碳为发泡剂的一种新型物理发泡技术，它是将饱和的超临界二氧化碳/聚合物体系通过快速泄压或者快速升温的方法进入热力学不稳定状态，诱导大量气核在聚合物基体中同时形成微孔结构，并迅速降温得到的高孔隙率的聚合物泡沫材料。这种聚合物泡沫材料具有较小的泡孔尺寸(0.1～10μm)和较高的泡孔密度(10⁹～10¹²cells/cm³)，因此具有较高的比强度和尺寸稳定性。对于超临界流体发泡技术而言，它满足成核生长理论，其泡孔的成核过程与泄压时的过饱和度(压差)、发泡时的过冷度(温差)、气体扩散浓度、成核点等都密切相关。

本发明采用叠层熔融热压技术和超临界流体发泡技术，制备出泡孔定向排布的PMMA基微孔泡沫材料。

叠层熔融热压技术是将堆叠后的PMMA薄片放入热压环境中进行熔融热压，获得PMMA基叠层材料。这种熔融热压方法，可获得不含粘结剂，联结牢固的PMMA基叠层材料，并且由于受压，该基体材料的每一层界面处存在预应力层，致使在超临界二氧化碳/PMMA基叠层材料体系中，在吸附二氧化碳至饱和状态后，预应力层中的应力会降低泡孔成核生长的势垒，还会诱导泡孔成核呈定向生长排布，因此获得泡孔定向排布的各向异性结构的微孔泡沫材料。

对国内外专利与文献的查新结果表明：目前还没有采用熔融热压技术和超临界二氧化碳发泡技术制备泡孔定向排布的聚合物基微孔叠层泡沫材料的文献研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在现有制备各向异性功能材料的技术基础上，提供一种不需借助外场作用的、容易实施的微孔定排的叠层泡沫材料的制备方法。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：