[发明专利]聚合物发泡材料的三维泡孔结构表征方法及二维-三维泡孔尺寸换算因子确定方法

说明书

本发明提供了一种聚合物发泡材料的三维泡孔结构表征方法，利用激光共聚焦显微镜进行表征，步骤如下：(1)将聚合物发泡材料切成片状样品，采用荧光染料对片状样品进行荧光染色；(2)采用激光共聚焦显微镜对荧光染色的片状样品的不同层面进行扫描，得到不同层面的光学切片，对不同层面的光学切片进行三维重建，得到聚合物发泡材料的三维泡孔结构。本发明还提供了一种聚合物发泡材料的二维‑三维泡孔尺寸换算因子确定方法。本发明解决了现有技术无法准确获取聚合物发泡材料三维泡孔结构的不足，还为通过聚合物发泡材料的二维断面表征信息获取聚合物发泡材料的三维泡孔尺寸信息提供了新的途径。

技术领域

本发明属于聚合物发泡材料领域，涉及聚合物发泡材料的三维泡孔结构表征方法及二维-三维泡孔尺寸换算因子确定方法。

背景技术

聚合物发泡材料，是指利用物理发泡剂或化学发泡剂通过挤出发泡、注塑发泡、模压发泡以及珠粒发泡等发泡手段制备的泡沫材料。聚合物发泡材料内部有许多泡孔结构，在微观尺度上，聚合物发泡材料的泡孔结构具有随机性，泡孔大小不一且无序分布在聚合物基体中。泡孔的引入使得聚合物发泡材料具有韧度高、比强度高、密度小、热导率低等优点，因而聚合物发泡材料广泛应用作柔光反射材料、保温隔热材料、电磁波屏蔽材料、吸声降噪材料、超级压缩材料和形状记忆材料等领域。多孔功能高分子材料近年来吸引了国内外众多学者的广泛关注。

由于聚合物发泡材料的使用越来越广泛，因此对聚合物发泡材料的材料改性、发泡工艺、微观结构及宏观性能等的研究也越来越多。目前表征泡孔结构的常用方法是使用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(POM)、透射电子显微镜(TEM)等仪器对样品的断面进行观察。尽管从样品断面上可观测到泡孔的二维形貌，进而实现泡孔孔径和泡孔密度的统计，但无法观测三维空间中的泡孔形貌。而具有三维体型结构的聚合物发泡材料的宏观性能与微观泡孔的三维结构是直接相关的，与三维体型结构的二维断面处泡孔结构的关系则因二维投影面而异。因此，目前普遍使用的二维断面的表征手段并不利于准确、深入地了解聚合物发泡材料的微观结构-宏观性能的关系，严重阻碍了功能聚合物发泡材料的开发。

CT Scan可用于空间三维形貌的探测，然而对于聚合物发泡材料而言，孔壁厚度过小(1μm)及聚合物基体对比度过低，导致该形貌探测手段难以观察到微观泡孔形貌，观测结果不清晰，甚至缺失细微结构，造成无法准确得到孔径、孔密度、孔壁厚度等关键信息。因此，CT Scan并不适用于聚合物发泡材料的三维泡孔结构的表征。目前迫切需要可行的、适用于聚合物发泡材料的三维泡孔结构的方法。

若能在探测到聚合物发泡材料的三维泡孔结构的基础上，深入研究二维表征方法与三维表征方法得到的泡孔结构之间的关系，确定三维-二维泡孔结构的结构参数之间的换算因子，结合SEM等二维断面泡孔结形貌与换算因子来获取聚合物发泡材料的三维泡孔结构信息。这有助于更快速和准确地了解聚合物发泡材料的泡孔结构信息，对于因检测条件受限而无法直接观测到三维泡孔结构的情况下，这也是深入了解聚合物发泡材料的三维泡孔结构的一种新途径。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种聚合物发泡材料的三维泡孔结构表征方法，以解决现有技术无法准确获取聚合物发泡材料三维泡孔结构的不足，本发明的目的之二是提供一种聚合物发泡材料的二维-三维泡孔尺寸换算因子确定方法，以为通过聚合物发泡材料的二维断面表征信息获取聚合物发泡材料的三维泡孔尺寸信息提供新的途径。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的聚合物发泡材料的三维泡孔结构表征方法，利用激光共聚焦显微镜进行表征，步骤如下：

(1)将聚合物发泡材料切成片状样品，采用荧光染料对片状样品进行荧光染色；

聚合物发泡材料为热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、嵌段聚醚酰胺弹性体、乙烯-辛烯嵌段共聚物发泡材料；