[发明专利]一种低密度材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低密度材料及其制备方法，通过加入所述增强剂的方式，增强了低密度材料的强度和模量；并通过调整所述增强剂、所述反应单体、所述稳定剂、所述交联剂以及所述引发剂的质量占比的方式，控制所述分散相和所述连续相之间的体积比，制备得到一种泡孔分布均匀、闭孔率高、孔壁厚，孔尺寸在5～20μm左右的所述低密度材料，所述低密度材料具有轻质、高强度、高模量的特点，适用性广泛。

技术领域

本发明涉及轻质材料制备技术领域，特别是涉及一种低密度材料及其制备方法，所述低密度材料具有低密度、轻质、高强度的特性。

背景技术

随着新材料及其技术的迅速发展，“节能、轻质、环保”等已成为当今新材料发展的重要目标。顺应科技发展的要求，多种高性能轻质材料依次出现，被广泛应用于航空航天、航海船舶、风电、雷达、交通运输和高端体育用品等领域。目前综合性能较好的轻质材料主要有泡沫材料和固体浮力材料两大类，泡沫材料包括聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(PMI泡沫)、聚氯乙烯泡沫(PVC泡沫)、聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫(PET泡沫)等。现有的泡沫材料均采用物理或化学发泡法生产，受发泡工艺和原材料的影响，导致现有的泡沫材料密度较小，通常为0.03～0.20g/cm³之间，且通过发泡工艺制得的产品的密度均匀性不易控制，导致产品厚度受限，产品的强度低、模量低，抗压能力较差。换句话说，现有的泡沫类的轻质材料的性能较差，适用性较为局限。目前的固体浮力材料主要通过空心微球进行减重，受制备工艺的影响，其密度范围通常为0.38～0.70g/cm³，密度较大，质量相对来讲更重，得到的产品的强度低、模量低，抗压能力较差。

总的来讲，通过现有的制备工艺制得的轻质材料的强度低，抗压能力差，适用性较为局限。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种低密度材料及其制备方法，基于乳化反应原理，通过加入增强剂的方式，提高制得的低密度材料的强度和模量，以此制备出一种轻质、高强度、高模量的低密度材料，提高所述低密度材料的适用性。

本发明在一方面提供了一种低密度材料的制备方法，包括步骤：

S1、将反应单体、稳定剂、交联剂和引发剂混合均匀，得到连续相；

S2、将增强剂和水混合均匀，得到分散相；

S3、将所述分散相加入所述连续相中，进行乳化反应，直至得到稳定的凝胶乳液；以及

S4、对所述凝胶乳液进行加热处理，使得所述凝胶乳液发生聚合反应，聚合反应结束后得到低密度材料。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S1中，所述反应单体、所述稳定剂、所述交联剂以及所述引发剂的质量比为：(5～15)：(3～13)：(1～5)：(0.08～0.20)。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S2中，所述增强剂和水的质量比为：(1～5)：100。

在本发明的一实施例中，在所述步骤S3中，以所述分散相和所述连续相总体积为100％计，所述连续相占总体积的1％～23％，所述分散相占总体积的77％～99％。

在本发明的一实施例中，所述反应单体为苯乙烯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸丁酯、醋酸乙烯酯、烷基乙烯基醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯腈中的一种或多种。

在本发明的一实施例中，所述稳定剂为失水山梨醇脂肪酸酯、司班20、司班60、司班80、司盘65中的一种或多种。

在本发明的一实施例中，所述交联剂为二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯中的一种或多种。

在本发明的一实施例中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾、异丙苯过氧化氢、过氧化二碳酸二异丙酯和过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或多种。