專利名稱：具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于泡沫復合材料領(lǐng)域，特別涉及具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料及其制備方。
背景技術(shù)：
功能梯度材料是指組分或/和結(jié)構(gòu)沿材料的某一空間位置(一維、二維、三維)呈現(xiàn)梯度變化，從而使材料的物理、化學性能及材料的功能發(fā)生連續(xù)或梯度變化的一類新型材料。功能梯度材料的制備與常規(guī)材料的制備有所不同，即要通過各種手段使材料的組分或結(jié)構(gòu)形成梯度變化的趨勢，因此要解決不同組分或結(jié)構(gòu)的層與層之間的粘接和自然過渡問題。目前適用于制備聚合物功能梯度材料的方法主要有噴涂法、化學或物理氣相沉積法 (CVD、PVD)、粉末堆積法、泥漿法、薄片疊層法等，但本體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)梯度分布的聚合物泡沫復合材料及其制備方法尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料及其制備方法，為泡沫材料增加新的類型，拓寬泡沫材料的應用范圍。本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，包括板材、棒材和管材，該聚合物泡沫復合材料含有至少兩種熱塑性聚合物，所述熱塑性聚合物的含量和材料中的泡孔尺寸沿板材的厚度方向、沿棒材和管材的徑向呈梯度變化。上述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，所含熱塑性聚合物為無定形聚合物或結(jié)晶聚合物。本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，原料包括至少兩種熱塑性聚合物，工藝步驟如下(1)共混物的制備按各熱塑性聚合物的質(zhì)量比配料，計量出一系列組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的組合物原料，然后將所述各組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、各原料的共同擠出溫度或注塑溫度進行混煉，得到一系列組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的共混物，混煉時間以各原料混合均勻為限；(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的各熱塑性聚合物的共混物分別進行真空壓膜成型，冷卻定型后得到一系列組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的片狀組合物，然后將至少兩片組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的片狀組合物進行有序重疊并熱壓成一體形成板材坯體，所述有序重疊是按片狀組合物中熱塑性聚合物含量沿板材坯體的厚度方向呈梯度變化進行重疊；或?qū)⒉襟E(1)制備的各熱塑性聚合物的共混物采用模壓成型或涂覆成型制備成棒材坯體或管材坯體，所述棒材坯體與管材坯體中，熱塑性聚合物的含量沿其徑向呈梯度變化；(3)發(fā)泡

將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界流體作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在高于超臨界流體的臨界壓力，溫度控制在高于超臨界流體的臨界溫度，當超臨界流體在所述坯體中達到飽和狀態(tài)后，通過快速降壓法或快速升溫法使復合材料坯體發(fā)泡，冷卻定型后即獲得具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。上述方法中，共混物真空壓膜成型的溫度優(yōu)選高于所述共混物的混煉溫度5°C 20°C，保壓壓力優(yōu)選3MPa 1 OMPa、保壓時間優(yōu)選5分鐘 10分鐘。上述方法中，片狀組合物有序重疊后的熱壓，溫度優(yōu)選高于組合物各原料的共同擠出溫度或注塑溫度5°C 20°C，保壓壓力優(yōu)選3MPa lOMPa、保壓時間優(yōu)選5分鐘 10 分鐘。上述方法中，超臨界流體為二氧化碳、氮氣、空氣、氬氣中的至少一種。上述方法中，快速降壓法的降壓速率(平均速率)為IMPa/s 50MPa/s。本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料是一類新型的泡沫材料，此類泡沫材料可廣泛用于生物醫(yī)學工程、建筑材料、具有特殊光學功能的鏡片和反射膜、多功能分離或吸收膜等領(lǐng)域。2、本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物發(fā)泡復合材料，其組分及其配比、泡孔尺寸的梯度變化可根據(jù)實際需要進行設計，或者根據(jù)材料要求具有的特殊功能進行設計，以滿足不同的需求。3、本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，其功能及應用與常規(guī)泡沫材料不同，由于該復合材料的泡孔尺寸具有梯度變化，因而可在沿泡孔尺寸發(fā)生梯度變化的方向上形成分離或吸收物的濃度或粒度的梯度變化，同時還可通過控制每一個梯度層的性能使每一個梯度層分離或吸收不同性質(zhì)的物質(zhì)，從而實現(xiàn)分離或吸收的多功能化。4、本發(fā)明所述方法工藝簡單，所用設備為常規(guī)設備，便于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。5、本發(fā)明所述方法以超臨界流體為物理發(fā)泡劑，有利于環(huán)境保護。


圖1是本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的第一種結(jié)構(gòu)示意圖，所述聚合物泡沫復合材料為板材；圖2是本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的第二種結(jié)構(gòu)示意圖，所述聚合物泡沫復合材料為板材；圖3是本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的第三種結(jié)構(gòu)示意圖，所述聚合物泡沫復合材料為板材；圖4是本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的第四種結(jié)構(gòu)示意圖，所述聚合物泡沫復合材料為棒材或管材；圖5是實施例1所制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的掃描電鏡照片。
具體實施方式
下面通過實施例對本發(fā)明所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料及其制備方法作進一步說明。實施例1本實施例以聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為原料，聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯均為無定形熱塑性聚合物，聚苯乙烯(PS)由臺化塑膠有限公司生產(chǎn)，型號5250A230，密度為1. 04g/cm3,聚甲基丙烯酸甲酯是住友化學公司生產(chǎn)，型號LG2，密度為 1. 19g/cm3。工藝步驟如下(1)共混物的制備按聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比配料，計量出PS PMMA =90 10、PS PMMA = 60 40兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、200°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種質(zhì)量比不同的 PS和PMMA的共混物。(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的兩種質(zhì)量比不同的PS和PMMA的共混物分別進行真空壓膜成型，用自來水冷卻定型后得到PS與PMMA質(zhì)量比不同的厚度為Imm的兩種片狀組合物，然后將兩片PS與PMMA質(zhì)量比不同的片狀組合物進行重疊并用真空壓膜機熱壓成一體形成板材坯體，真空壓膜成型和兩片片狀組合物重疊后的熱壓，溫度均為210°C，保壓壓力均為 5MPa，保壓時間均為5分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在20MPa、溫度控制在90°C，當超臨界二氧化碳在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約3小時)后，以約3MPa/s的卸壓速率將發(fā)泡高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。用液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其照片見圖5，從圖5可以看出，沿板材的厚度方向， PS和PMMA的含量呈梯度變化，泡孔尺寸由大至小呈梯度變化。實施例2本實施例的原料與實施例1相同，工藝步驟如下(1)共混物的制備按聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比配料，計量出PS PMMA =90 10、PS PMMA = 50 50兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、200°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種質(zhì)量比不同的 PS和PMMA的共混物。(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的兩種質(zhì)量比不同的PS和PMMA的共混物分別進行真空壓膜成型，用自來水冷卻定型后得到PS與PMMA質(zhì)量比不同的厚度為Imm的兩種片狀組合物，然后將兩片PS PMMA = 90 10的片 狀組合物和一片PS PMMA = 50 50的片狀組合物按以下方式進行重疊所述PS PMMA = 50 50的片狀組合物位于兩片PS PMMA = 90 10的片狀組合物之間，繼后用真空壓膜機將三片片狀組合物熱壓成一體形成板材坯體，真空壓膜成型和三片片狀組合物重疊后的熱壓，溫度均為205°C，保壓壓力均為5MPa， 保壓時間均為5分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在20MPa、溫度控制在90°C，當超臨界二氧化碳在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約3小時)后，以約IMPa/s的卸壓速率將發(fā)泡高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，用液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其斷面的形態(tài)如圖2所示。實施例3本實施例以聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和丙烯腈-苯乙烯共聚物 (SAN)為原料，聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈-苯乙烯共聚物均為無定形熱塑性聚合物，聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的生產(chǎn)企業(yè)、型號和密度與實施例1相同，丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)由蘭州石化公司生產(chǎn)，型號BHF，密度為1.05g/cm3。工藝步驟如下(1)共混物的制備按聚苯乙烯(PS)與丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN)的質(zhì)量比配料，計量出PS SAN = 90 10、PMMA SAN = 90 10兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、200°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種組分不同的共混物PS和SAN的共混物、 PMMA和SAN的共混物；(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的兩種組分不同的共混物分別進行真空壓膜成型，用自來水冷卻定型后得到兩種組分不同、厚度均為Imm的片狀組合物，然后將一片PS SAN = 90 10 的片狀組合物與一片PMMA SAN = 90 10的片狀組合物進行重疊，并用真空壓膜機將兩片片狀組合物熱壓成一體形成板材坯體，真空壓膜成型和兩片片狀組合物重疊后的熱壓， 溫度均為210°C，保壓壓力均為5MPa，保壓時間均為5分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在20MPa、溫度控制在90°C，當超臨界二氧化碳在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約3小時)后，以約3MPa/s的卸壓速率將發(fā)泡高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，用 液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其斷面的形態(tài)如圖1所示。實施例4本實施例以聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)為原料，聚丙烯和聚乙烯均為結(jié)晶熱塑性聚合物，聚丙烯(PP)由獨山子石化公司生產(chǎn)，型號T30S，密度為0.9g/cm3，聚乙烯(PE)由蘭州石化公司生產(chǎn)，型號2420H，密度為0. 9g/cm3。工藝步驟如下(1)共混物的制備
按聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的質(zhì)量比配料，計量出PP PE = 90 10,PP PE =50 50兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、190°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種質(zhì)量比不同的PP和PE的共混物；(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的兩種質(zhì)量比不同的PP和PE的共混物分別進行真空壓膜成型， 用自來水冷卻定型后得到PP和PE質(zhì)量比不同的厚度為Imm的兩種片狀組合物，然后將兩片PP與PE質(zhì)量比不同的片狀組合物進行重疊并用真空壓膜機熱壓成一體形成板材坯體， 真空壓膜成型和兩片片狀組合物重疊后的熱壓，溫度均為20(TC，保壓壓力均為5MPa，保壓時間均為5分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在25MPa、溫度控制在145°C，當超臨界二氧化碳在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約4小時)后，以約3MPa/s的卸壓速率將發(fā)泡高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。用液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其斷面的形態(tài)如圖1所示。實施例5本實施例的原料與實施例1相同，工藝步驟如下(1)共混物的制備按聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比配料，計量出PS PMMA =80 20、PS PMMA = 50 50兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、200°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種質(zhì)量比不同的 PS和PMMA的共混物。(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的兩種質(zhì)量比不同的PS和PMMA的共混物分別進行真空壓膜成型，用自來水冷卻定型后得到PS與PMMA質(zhì)量比不同的厚度為Imm的兩種片狀組合物，然后將兩片PS與PMMA質(zhì)量比不同的片狀組合物進行重疊并用真空壓膜機熱壓成一體形成板材坯體，真空壓膜成型和兩片片狀組合物重疊后的熱壓，溫度均為215°C，保壓壓力均為 5MPa，保壓時間均為5分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界二氧化碳作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在8MPa、溫度控制在32°C，當超臨界二氧化碳在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約8小時)后，將高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓(卸壓速率為 IMPa/s)，然后從發(fā)泡高壓反應釜中取出板材并迅速轉(zhuǎn)入90°C的硅油浴中發(fā)泡20s，發(fā)泡時間屆滿后，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。用液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其斷面的形態(tài)如圖1所示。實施例6 本實施例的原料與實施例1相同，工藝步驟如下
(1)共混物的制備按聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比配料，計量出PS PMMA =90 10、PS PMMA = 60 40兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、200°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種質(zhì)量比不同的 PS和PMMA的共混物。

(2)復合材料坯體的制備將步驟⑴制備的兩種質(zhì)量比不同的PS和PMMA的共混物分別進行真空壓膜成型，用自來水冷卻定型后得到PS與PMMA質(zhì)量比不同的厚度為Imm的兩種片狀組合物，然后將兩片PS與PMMA質(zhì)量比不同的片狀組合物進行重疊并用真空壓膜機熱壓成一體形成板材坯體，真空壓膜成型和兩片片狀組合物重疊后的熱壓，溫度均為210°C，保壓壓力均為 5MPa，保壓時間均為8分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界氮氣作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在15MPa、溫度控制在90°C，當超臨界氮氣在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約5小時)后，以約50MPa/s的卸壓速率將發(fā)泡高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。用液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其斷面的形態(tài)如圖1所示。實施例7本實施例的原料與實施例1相同，工藝步驟如下(1)共混物的制備按聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比配料，計量出PS PMMA =90 10、PS PMMA = 60 40兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、200°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種質(zhì)量比不同的 PS和PMMA的共混物。(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的兩種質(zhì)量比不同的PS和PMMA的共混物分別進行真空壓膜成型，用自來水冷卻定型后得到PS與PMMA質(zhì)量比不同的厚度為Imm的兩種片狀組合物，然后將兩片PS與PMMA質(zhì)量比不同的片狀組合物進行重疊并用真空壓膜機熱壓成一體形成板材坯體，真空壓膜成型和兩片片狀組合物重疊后的熱壓，溫度均為210°C，保壓壓力均為 lOMPa，保壓時間均為8分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界空氣作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在25MPa、溫度控制在90°C，當超臨界空氣在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約6小時)后，以約20MPa/s的卸壓速率將發(fā)泡高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。用液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其斷面的形態(tài)如圖1所示。實施例8
本實施例的原料與實施例1相同，工藝步驟如下(1)共混物的制備

按聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的質(zhì)量比配料，計量出PS PMMA =90 10、PS PMMA = 60 40兩種組合物原料，然后將兩種組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混，在常壓、200°C下于轉(zhuǎn)矩流變儀中混煉6分鐘，得到兩種質(zhì)量比不同的 PS和PMMA的共混物。(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的兩種質(zhì)量比不同的PS和PMMA的共混物分別進行真空壓膜成型，用自來水冷卻定型后得到PS與PMMA質(zhì)量比不同的厚度為Imm的兩種片狀組合物，然后將兩片PS與PMMA質(zhì)量比不同的片狀組合物進行重疊并用真空壓膜機熱壓成一體形成板材坯體，真空壓膜成型和兩片片狀組合物重疊后的熱壓，溫度均為220°C，保壓壓力均為 3MPa，保壓時間均為10分鐘；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界氬氣作為發(fā)泡劑，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在20MPa、溫度控制在90°C，當超臨界氬氣在所述坯體中達到飽和狀態(tài)(約8小時)后，以約3MPa/s的卸壓速率將發(fā)泡高壓釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，用自來水冷卻定型后得到具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。用液氮將本實施例制備的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料進行淬斷處理，并用掃描電鏡(SEM)對其斷面進行觀察，其斷面的形態(tài)如圖1所示。
權(quán)利要求
1.具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，包括板材、棒材和管材，其特征在于該聚合物泡沫復合材料含有至少兩種熱塑性聚合物，所述熱塑性聚合物的含量和材料中的泡孔尺寸沿板材的厚度方向、沿棒材和管材的徑向呈梯度變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，其特征在于所述熱塑性聚合物為無定形聚合物或結(jié)晶聚合物。
3.—種權(quán)利要求1或2所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于原料包括至少兩種熱塑性聚合物，工藝步驟如下(1)共混物的制備按各熱塑性聚合物的質(zhì)量比配料，計量出一系列組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的組合物原料，然后將所述各組合物的原料分別依次在常壓、室溫進行預混， 在常壓、各原料的共同擠出溫度或注塑溫度進行混煉，得到一系列組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的共混物，混煉時間以各原料混合均勻為限；(2)復合材料坯體的制備將步驟(1)制備的各熱塑性聚合物的共混物分別進行真空壓膜成型，冷卻定型后得到一系列組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的片狀組合物，然后將至少兩片組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的片狀組合物進行有序重疊并熱壓成一體形成板材坯體，所述有序重疊是按片狀組合物中熱塑性聚合物含量沿板材坯體的厚度方向呈梯度變化進行重疊；或?qū)⒉襟E(1)制備的各熱塑性聚合物的共混物采用模壓成型或涂覆成型制備成棒材坯體或管材坯體，所述棒材坯體與管材坯體中，熱塑性聚合物的含量沿其徑向呈梯度變化；(3)發(fā)泡將步驟(2)制備的復合材料坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界流體作為發(fā)泡齊U，發(fā)泡高壓反應釜中的壓力控制在高于超臨界流體的臨界壓力，溫度控制在高于超臨界流體的臨界溫度，當超臨界流體在所述坯體中達到飽和狀態(tài)后，通過快速降壓法或快速升溫法使復合材料坯體發(fā)泡，冷卻定型后即獲得具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于共混物真空壓膜成型的溫度高于所述共混物的混煉溫度5°C 20°C，保壓壓力為3MPa 1 OMPa、保壓時間為5分鐘 10分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于片狀組合物有序重疊后的熱壓，溫度高于組合物各原料的共同擠出溫度或注塑溫度 5°C 20°C，保壓壓力為3MPa lOMPa、保壓時間為5分鐘 10分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于超臨界流體為二氧化碳、氮氣、空氣、氬氣中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于超臨界流體為二氧化碳、氮氣、空氣、氬氣中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于快速降壓法的降壓速率為IMPa/s 50MPa/s。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于快速降壓法的降壓速率為IMPa/s 50MPa/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料的制備方法，其特征在于快速降壓法的降壓速率為IMPa/s 50MPa/s。
全文摘要
具有梯度結(jié)構(gòu)的聚合物泡沫復合材料，含有至少兩種熱塑性聚合物，所述熱塑性聚合物的含量和材料中的泡孔尺寸沿厚度方向或徑向呈梯度變化。上述聚合物泡沫復合材料的制備方法(1)制備一系列組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的熱塑性聚合物的共混物；(2)將步驟(1)制備的各熱塑性聚合物的共混物分別進行真空壓膜成型得到片狀組合物，然后將至少兩片組分相同、質(zhì)量比不同或組分不同的片狀組合物進行有序重疊并熱壓成一體形成復合材料坯體；(3)將步驟(2)制備的坯體置于發(fā)泡高壓反應釜中并通入超臨界流體作為發(fā)泡劑，當超臨界流體在所述坯體中達到飽和狀態(tài)后，通過快速降壓法或快速升溫法使復合材料坯體發(fā)泡，然后冷卻定型。
文檔編號C08L23/12GK102321309SQ20111015395
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者何婷, 廖霞, 張海琛, 黃錦濤 申請人:四川大學