[发明专利]一种高分子聚合物发泡材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及发泡材料技术领域，提供了一种高分子聚合物发泡材料及其制备方法和应用。本发明首先在聚合物中引入孔隙，然后将所得多孔聚合物进行超临界CO₂发泡，利用多孔聚合物自身的高比表面积，增加CO₂的扩散速率，加快气体溶解至聚合物达到饱和的时间。本发明提供的方法不仅适用于薄膜发泡，也适用于片材聚合物发泡，且适用于多种不同种类的聚合物，适应范围广泛。本发明制备的聚合物发泡材料内部为多级孔形貌，具有环境与内部互联性强、表面能低、比表面积大、传质效率高等优点，其中多级孔聚醚酰亚胺能够应用于摩擦润滑领域，多级孔的存在能够显著提高其含油率和高转速下的含油保持率。

技术领域

本发明涉及发泡材料技术领域，尤其涉及一种高分子聚合物发泡材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚合物发泡材料是指基体内部具有大量微孔的树脂材料，相比未发泡聚合物，发泡材料密度可降低2％～98％，强度比和刚度比提高3～6倍，此外聚合物发泡材料具有高拉伸、高冲击模量以及低介电常数等优点。在日用品包装、工农业、汽车制造业、军事航空航天以及储能材料等领域应用广泛。

聚合物发泡通常需要用化学发泡剂，例如偶氮二异丁腈、偶氮二甲酰胺等。但是化学发泡剂通常具有一定毒性，且会产生副产物，不利于后续操作，并且由于化学发泡剂的分解温度较低，不适用于耐高温聚合物。

采用惰性气体的超临界CO₂发泡技术是无毒、无污染、操作简单的的绿色制备技术，不会产生副产物，基本不改变聚合物的机械性能。超临界CO₂兼具气体和液体的高扩散性和溶解性，同时CO₂的极性较弱，能够溶于非极性或极性较弱的聚合物中。通入的超临界CO₂溶解在聚合物中，形成聚合物-气体均相体系，由于其增塑能力，能够降低聚合物的玻璃化转变温度，通过快速缷压发泡或升温油浴发泡形式，制备出泡孔形貌优良、分布均匀的聚合物多孔材料。

但是，目前的超临界CO₂发泡法存在着CO₂饱和时间过长的问题，使得大部分研究仅限于薄膜发泡，在片材发泡中的研究较少，尤其是对于高性能特种工程塑料发泡的研究较少，大大限制了在工业生产中的应用。

此外，采用传统的超临界CO₂发泡法制备得到的聚合物发泡材料孔径单一，当其作为多孔自润滑聚合物应用于摩擦润滑领域中时，只能在一个转速下实现润滑油的循环供给回吸，一旦改变离心力则无法实现连续式供油，润滑油膜不能连续稳定，导致摩擦磨损增强。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高分子聚合物发泡材料及其制备方法和应用。本发明提供的方法适用于多种聚合物，且不仅适用于薄膜发泡，也适用于片材聚合物发泡，所得高分子聚合物发泡材料具有多级孔，应用于摩擦润滑领域中时，其含油率和含油保持率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种高分子聚合物发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

将高分子聚合物粉末冷压后烧结，得到多孔聚合物；

将所述多孔聚合物进行超临界CO₂发泡，得到高分子聚合物发泡材料。

优选的，所述高分子聚合物包括聚苯硫醚、聚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或聚醚酰亚胺。

优选的，所述冷压的时间为30～60min，压力为高分子聚合物粉末的成型压力。

优选的，所述烧结的温度为高分子聚合物的玻璃化转变温度以上20～100℃，时间为1.5～3h。

优选的，将所述多孔聚合物进行超临界CO₂发泡前，还包括将所述多孔聚合物进行切片，所述切片的厚度为1mm～1cm。