[发明专利]一种双连续相泡沫凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明一种双连续相泡沫凝胶及其制备方法和应用，包括如下步骤：步骤1，配置聚合物溶液：按照质量百分比计，将0.3％～0.6％的起泡剂、0.05％～0.2％的交联剂和0.15％～0.35％的聚丙烯酰胺溶于水中；步骤2，向聚合物溶液中通入气体，形成湍流，至最大发泡量后，降低气体流量至0.5～2.5ml/50cm³·min，持续搅拌，然后静置熟化1～3小时，得到双连续相泡沫凝胶。本发明通过控制气泡成核速率和气泡聚并速率相等，制备出双连续相泡沫凝胶，具有高的孔隙率、较低的传热性、较高的比模量和比强度，可应用于超轻夹层材料隔热、减震和填充等功能材料方面。

技术领域

本发明涉及双连续相结构材料，具体涉及一种双连续相泡沫凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

对于双连续相结构，常见的是表面活性剂水溶液体系中形成的微乳液和液晶等热力学稳定结构，比较多的表现出立方双连续相结构，可以用临界排列参数理论进行解释。

临界排列参数理论：基于表面活性剂分子几何形状的数据，组合为一个临界排列参数P，并根据其值预测它们在空间的排列形态。该参数表达式如式(1)所示：

P＝V/al (1)

式中，a为表面活性剂分子极性基团截面积；l为疏水链长度；V为疏水基团体积。临界排列参数理论很好的解释了表面活性剂水溶液体系易形成碟形胶束或具有不同程度弯曲的双分子层以及双连续结构。不过并非所有的表面活性剂体系都遵循这个规律，根据实际情况的不同而各有差异。

临界排列参数理论还可用来分析微乳状液的形成，当体系中的油相和水相的体积比相等时，双连续相体系中临界排列参数值P则非常接近1。凡是可以影响疏水基团体积V、表面活性剂分子极性基团截面积a及疏水链长度l的因素都可以影响P值大小，进而影响到微乳液的类型。

然而，目前的泡沫结构均为闭孔结构，闭孔泡沫结构具有低的孔隙率、较高的传热性、较低的比强度。双连续相泡沫结构至今未见有任何报道，对于如何控制气泡聚并而使其形成连续相，而不是闭孔气泡结构，至今仍未找到答案。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种双连续相泡沫凝胶及其制备方法和应用，可以形成双连续相泡沫凝胶，而不是闭孔气泡结构，具有高的孔隙率、较低的传热性、较高的比模量和比强度，能够应用在夹层材料和分离过程中。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种双连续相泡沫凝胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，配置聚合物溶液：按照质量百分比计，将0.3％～0.6％的起泡剂、0.05％～0.2％的交联剂和0.15％～0.35％的聚丙烯酰胺溶于水中；

步骤2，向聚合物溶液中通入气体，形成湍流，至最大发泡量后，降低气体流量至0.5～2.5ml/50cm³·min，持续搅拌，然后静置熟化1～3小时，得到双连续相泡沫凝胶。

优选的，起泡剂为α-烯烃磺酸盐、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠或仲烷基磺酸钠。

优选的，交联剂为复合交联剂，包括有机酚醛交联剂和过渡金属交联剂。

进一步的，过渡金属交联剂为有机铬交联剂和有机铝交联剂。

进一步的，复合交联剂中过渡金属交联剂和酚醛树脂交联剂的质量比为：0.2：(0.086-0.8)。

优选的，步骤2中，搅拌转速为2000～4000rpm。

优选的，步骤2中，搅拌的时间为20～35分钟。

所述的制备方法制备得到的双连续相泡沫凝胶。

所述的双连续相泡沫凝胶在夹层材料中的应用，作为隔热材料、减震材料或填充材料使用。