[发明专利]一种聚乙烯醇/碳纳米管微孔发泡材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种泡孔稳定性好、不易塌陷的聚乙烯醇/碳纳米管微孔发泡材料的制备方法。制备方法包括3个步骤：(1)含极性基团碳纳米管的制备；(2)聚乙烯醇组合物的制备，聚乙烯醇组合物包含聚乙烯醇、步骤1制备得到的含极性基团碳纳米管和塑化剂；(3)将聚乙烯醇组合物放置于高压模具中，通过特定工艺制备得到聚乙烯醇微孔发泡材料。本发明的方法具有如下优点：含极性基团碳纳米管能够减小泡孔成核的自由能垒，为聚乙烯醇发泡提供异质成核位点，提高泡孔成核速率，在发泡过程中泡孔不易塌陷，比纯聚乙烯醇泡沫具有更优越的机械性能。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇微孔发泡材料的制备方法，更具体涉及一种泡孔稳定性好、不易塌陷的聚乙烯醇/碳纳米管微孔发泡材料的制备方法。

背景技术

聚合物微孔发泡材料是一种性能优越的材料，具有质轻、隔热、隔音、缓冲、比强度高、价格低廉等优点，因此在包装业、工业、农业、交通运输业、军事工业、航天工业等领域得到广泛的应用。通常使用的聚合物泡沫大多由石油基树脂制成，例如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氨脂和聚氯乙烯等。随着环保意识的提高，可生物降解聚合物泡沫越来越受到人们的关注。聚乙烯醇(PVA)是一种环境友好型材料，分子链上含有大量羟基，燃烧产物为水和二氧化碳，对环境友好。作为一种典型的可生物降解和水溶性聚合物，聚乙烯醇具有优越的综合性能，如化学稳定性、机械性能、热性能和阻隔性等，应用领域广泛，与其他可降解聚合物相比价格较低，更具成本效益。

至于聚乙烯醇发泡工艺，使用环保的发泡剂代替常规的化学发泡剂如氟氯烃和氢氟氯烃等是一项必不可少的工作。超临界二氧化碳由于其廉价无毒、不可燃、化学惰性且易于从空气中获得，逐步成为受人们关注的绿色发泡剂。

在超临界二氧化碳发泡过程中，聚乙烯醇受到固有的粘弹性、弱的熔体强度、二氧化碳的低溶解度和低成核效率等因素的影响，难以得到高泡孔密度且不易塌陷的泡沫。同时在相对较高的压力和温度下制备的聚乙烯醇泡沫在几小时内趋于塌陷，其综合性能如泡孔密度的机械性能仍低于预期值。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单高效、低成本、不易塌陷的聚乙烯醇发泡材料的制备方法。

本发明人等经过深入的研究，结果发现：通过将带有特定极性基团的碳纳米管加入聚乙烯醇中，同时精确调控超临界流体发泡工艺参数，可制得不易塌陷的聚乙烯醇/碳纳米管微孔发泡材料。

即，本发明涉及一种聚乙烯醇/碳纳米管微孔发泡材料的制备方法，包括步骤1、步骤2和步骤3；

步骤1：含极性基团碳纳米管的制备，该极性基团为氨基和环氧基中的一种或两种；

步骤2：聚乙烯醇组合物的制备，聚乙烯醇组合物包含聚乙烯醇、步骤1制备得到的含极性基团碳纳米管和塑化剂，聚乙烯醇组合物中的聚乙烯醇为100质量份时，含极性基团碳纳米管为0.1～5.0质量份，塑化剂为5～30质量份；

步骤3：将聚乙烯醇组合物放置于高压模具中，升温至饱和温度，饱和温度130℃～165℃，充入超临界流体至饱和压力，饱和压力为10～18MPa，再保温保压，保温保压时间为30～120min，然后卸压，制备得到聚乙烯醇/碳纳米管微孔发泡材料，卸压速率为50～500MPa/s。

本发明的方法可以制备聚乙烯醇/碳纳米管微孔发泡粒子、发泡片材或发泡板材。与单纯的聚乙烯醇发泡方法相比，本发明的方法具有如下优点：含极性基团碳纳米管能够减小泡孔成核的自由能垒，为聚乙烯醇发泡提供异质成核位点，提高泡孔成核速率，在发泡过程中泡孔不易塌陷，比纯聚乙烯醇泡沫具有更优越的机械性能。

附图说明

图1为实施例1的发泡样品内部泡孔形态的扫描电镜图。

图2为比较例1的发泡样品放置12h后，出现明显塌陷的照片。

具体实施方式