本发明涉及高分子聚合物,具体地说,是一种氟树脂微孔发泡材料及其制备方法。
背景技术:
1、聚偏氟乙烯(pvdf)作为一种典型的半结晶型氟树脂聚合物,其具有突出的热稳定性、耐腐蚀性、不燃性和疏水性、极佳的耐候性和机械强度、易于加工等特点,具有广泛的工业用途。发泡是拓展聚合物性质及应用范围的重要手段。通过发泡技术制备高发泡倍率的pvdf 基发泡材料,在保持pvdf原有优异性能的情况下,极大地提升了其缓冲保温性能,拓展了其在航空航天、半导体、医疗等领域的应用。
2、然而由于其加工温度较高,常规的化学发泡剂无法适用,且存在环保等问题。因此超临界流体发泡作为一种有效的发泡方法可以制备pvdf基发泡材料,然而常规pvdf具有熔体强度差,制备的发泡材料倍率受限,且泡孔结构较差等问题,限制了pvdf型氟树脂发泡材料的应用发展。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术中的不足,提供一种氟树脂微孔发泡材料及其制备方法,具体采用以下技术方案实现。
2、一种氟树脂微孔发泡材料的制备方法,包括以下步骤:
3、(1)将多孔sio2和硅烷偶联剂加入二甲苯中混匀,可以是超声混匀,n2氛围下回流,反应结束后除去未完全反应的硅烷偶联剂,获得表面修饰环氧基团的sio2,随后与聚乙烯接枝马来酸酐熔融共混,制备表面接枝聚乙烯的改性sio2。优选地,所述的多孔sio2、硅烷偶联剂和聚乙烯接枝马来酸酐的重量份数比为1∶(1-3)∶(3-6)。所述的硅烷偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷。进一步地,多孔sio2和硅烷偶联剂反应结束后抽滤得到粗产物,采用二氯甲烷洗涤除去未完全反应的硅烷偶联剂。
4、(2)将改性sio2、均聚pvdf和p(vdf-hfp)共聚物进行熔融共混制备发泡前驱体。所述p(vdf-hfp)为偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。
5、(3)将发泡前驱体进行辐照交联,使改性sio2、pvdf分子链之间发生交联反应,所述辐照剂量优选为5-80 kgy。
6、(4)将辐照后的发泡前驱体放入高压腔体中进行高压低温浸润,压力15-25 mpa,温度120-140℃,一定时间后降低到100℃以下,随后缓慢泄压至室温。优选地,发泡前驱体进行高压低温浸润的时间为4-10 h。
7、(5)将步骤(4)获得的发泡前驱体进行超临界流体发泡,具体发泡条件优选为:发泡前驱体放入模压发泡腔体中,控制温度在140-160℃,注入超临界流体的压力为8-15mpa,恒温恒压1-4 h,然后泄压至常压,开模得到氟树脂微孔发泡材料。所述的超临界流体为超临界二氧化碳、超临界氮气中的至少一种。
8、所述发泡材料包括如下重量份数的组分:3-15份改性sio2、5-20份均聚pvdf、60-90份p(vdf-hfp)共聚物。所述的p(vdf-hfp)共聚物中,hfp的重量百分比为4%-20%。
9、本发明提供的氟树脂微孔发泡材料,是采用上述的制备方法得到。
10、本发明优点在于:
11、1、通过制备改性多孔sio2,提高发泡前驱体的气体溶解度,为后续的泡孔成核与泡孔成长提供充足的动力;缩短气体扩散路径,降低浸润时间,提高高压浸润效率。同时改性多孔sio2可以作为异相成核点,提升泡核的成核效率,提高泡孔密度。
12、2、均聚pvdf与p(vdf-hfp)共聚物的熔融共混可以拓宽共混物的熔程,拓宽发泡窗口,降低发泡倍率对温度的敏感性,制备更加均一的发泡材料。
13、3、辐照交联可以使多孔sio2表面的聚乙烯分子链与pvdf分子链交联反应,形成一体结构,同时提高发泡前驱体的熔体强度,制备均一的泡孔结构,可以有效抑制发泡后pvdf基发泡材料的收缩。
1.一种氟树脂微孔发泡材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的p(vdf-hfp)共聚物中,hfp的重量百分比为4%-20%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的多孔sio2、硅烷偶联剂和聚乙烯接枝马来酸酐的重量份数比为1∶(1-3)∶(3-6)。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的硅烷偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己烷基)乙基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中多孔sio2和硅烷偶联剂反应结束后抽滤得到粗产物,采用二氯甲烷洗涤除去未完全反应的硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述辐照剂量为5-80 kgy。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中发泡前驱体进行高压低温浸润的时间为4-10 h。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(5)中所述的超临界流体为超临界二氧化碳、超临界氮气中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(5)中所述的超临界流体发泡条件为:将步骤(4)获得的发泡前驱体放入模压发泡腔体中,控制温度在140-160℃,注入超临界流体的压力为8-15 mpa,恒温恒压1-4 h,然后泄压至常压,开模得到发泡材料。
10.一种氟树脂微孔发泡材料,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的制备方法得到。