一種聚合物微發(fā)泡薄膜的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種聚合物微發(fā)泡薄膜的制備方 法。 技術(shù)背景
[0002] 多空結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜材料由來已久，常見的有聚締姪微孔薄膜、聚醋微孔薄膜， 分別在電池隔膜、光反射片、聲音解析振膜等場所得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 常見的制備方法有熱取向收縮法、可溶物抽提法、超臨界流體發(fā)泡法等方法。熱 收縮取向法適用于易結(jié)晶材質(zhì)，工藝復(fù)雜控制精度很高，薄膜孔結(jié)構(gòu)各向異性，孔徑分布不 均?？扇芪锍樘岱ㄒ褂么罅咳軇┫刺岜∧ぶ械目扇芪铮苽涞谋∧殚_孔結(jié)構(gòu)，而且內(nèi) 部可溶物及化學(xué)溶劑有殘留，對環(huán)境和制品污染較大。超臨界流體發(fā)泡法，整個(gè)發(fā)泡過程 清潔，對環(huán)境和發(fā)泡制品都不會(huì)造成污染，因此超臨界流體發(fā)泡技術(shù)越來越受到社會(huì)的重 視。。
[0004] 超臨界流體（SCF，supercriticalfluid)是指在臨界溫度W上、臨界壓力W上的 流體。由于其粘度和擴(kuò)散系數(shù)接近氣體，而密度和溶劑化能力接近液體，可W利用超臨界流 體的該些優(yōu)點(diǎn)來制備聚合物發(fā)泡材料。超臨界流體發(fā)泡不再受發(fā)泡劑分解溫度的限制，不 但能發(fā)泡通用的聚合物材料，還可W發(fā)泡耐熱溫度更高的特種工程塑料；而且臨界流體的 在聚合物中擴(kuò)散速率快、溶解度高，容易制得泡孔尺寸較小、孔密度較高的微孔發(fā)泡材料。
[0005] 為了進(jìn)一步提高材料的性能，同時(shí)輔助于超聲輔助聚合物的微孔成核過程。利用 超聲波振動(dòng)具有較高的能量和強(qiáng)烈的空化效應(yīng)，有利于形成更多的成核點(diǎn)，降低成核所需 克服的能壘，因此可將它與超臨界流體發(fā)泡技術(shù)結(jié)合起來，制備聚合物微發(fā)泡薄膜。
[0006] 其技術(shù)原理為：一般非常高的泡孔密度通常會(huì)限制泡孔的增長，因此很難在保證 高的泡孔密度的前提下提高微孔聚合物的膨脹比，聚合物微發(fā)泡中引入超聲作用，可W顯 著加強(qiáng)泡孔的成核和微發(fā)泡聚合物的膨脹，從而達(dá)到同時(shí)提高泡孔密度和膨脹比的目的， 引入超聲作用可W使微孔膜材料制品的的泡孔密度增加2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，膨脹比提高2~ 4倍，而且可W在較低的飽和壓力下制備通常需要較高壓力才能得到的泡孔密度和膨脹比。
[0007] 從理論上解釋超聲波作用下得氣泡成核現(xiàn)象，根據(jù)經(jīng)典成核理論，當(dāng)其他條件不 變時(shí)，降低環(huán)境壓力可W降低氣泡成核所需的臨界自由能，并減少氣泡的臨界半徑。將超聲 波產(chǎn)生的負(fù)壓看作成核的環(huán)境壓力，可W認(rèn)為超聲波作用提高了氣泡內(nèi)外的壓力差。因此， 當(dāng)超聲激化作用產(chǎn)生的負(fù)壓足夠大時(shí)，超聲振動(dòng)就可W提高氣泡成核率，促進(jìn)氣泡成核。 [000引聚合物烙體的黏度是超聲作用下氣泡成核的重要影響因素，在超聲波發(fā)泡過程中 黏度流體W非均相成核為主，而低黏度液體W均相成核為主，雖然黏度低有利于成核，但低 黏度的烙體中發(fā)泡時(shí)必須注意控制氣泡成長。當(dāng)在高黏度的聚合物烙體中發(fā)泡時(shí)，他們認(rèn) 為超聲振動(dòng)可W在聚合物烙體中很多微小的局部區(qū)域形成負(fù)壓，即超聲振動(dòng)可W在聚合物 基體中形成許多微小的空穴，當(dāng)超聲激化作用產(chǎn)生的負(fù)壓足夠大，非均相成核的自由能壘 低于均相成核，因此加入超聲振動(dòng)后能降低成核所需的自由能壘，因此提高了氣泡成活率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種微發(fā)泡薄膜的制備方法，特別設(shè)及一種輔助超聲波成核 技術(shù)制備多孔結(jié)構(gòu)薄膜的方法，W克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，滿足相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展需要。
[0010] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0011] 一種聚合物微發(fā)泡薄膜的制備方法，其特征在于，具體包括如下步驟：
[001引 （1)將200-500ym厚的聚合物薄膜和間隔材料，通過覆膜機(jī)，均勻收成復(fù)合卷材；
[0013] (2)將卷材放置在超臨界流體反應(yīng)蓋中，控制在較高的溫度和壓力，使超臨界流體 在復(fù)合卷材中滲透、溶脹，控制溶脹滲透溫度范圍為50-120°C，控制超臨界流體壓力范圍 7. 5-20MPa，保持飽和時(shí)間為36-7化達(dá)到飽和；
[0014] (3)達(dá)到飽和W后，輔助超聲波技術(shù)，控制蓋內(nèi)超聲波設(shè)備的超聲波頻率范圍 10-30MHZ，超聲波震蕩時(shí)間0.l-30min，聚合物薄膜內(nèi)部均勻成核，釋放反應(yīng)蓋中超臨界流 體，取出已經(jīng)成核的卷材；
[0015] (4)將復(fù)合卷材置于熱源下，控制發(fā)泡時(shí)間為0. 1-90S，內(nèi)部氣核生長、泡孔定型， 制得孔徑均一、泡孔細(xì)密的微發(fā)泡薄膜。
[0016] 進(jìn)一步的，所述步驟（1)中選用聚合物薄膜由包含如下A、B、C、D結(jié)構(gòu)特征的聚合 物中的任意一種制得：
[0017]
[0018] W上常見聚合物的薄膜即能滿足使用要求，薄膜厚度選擇在200-500ym，間隔材 料為聚丙締無紡布或聚醋無紡布。
[0019] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中中采用的超臨界流體為超臨界流體二氧化碳（Scf C〇2)，對應(yīng)于溫度在31°CW上、壓力在7.3MPaW上的C〇2。
[0020] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中中采用的超臨界流體為氮?dú)猓⊿cf馬），對應(yīng)于溫度 在-147°CW上、壓力在3. 4MPaW上的馬。
[0021] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中選擇的溶脹滲透溫度范圍為100-120°C，選擇的超臨界 流體壓力范圍為l〇-15MPa。
[0022] 進(jìn)一步的，所述步驟（4)中熱源為水浴、蒸汽、油浴或熱漉中的任意一種，發(fā)泡 溫度在50-100°C時(shí)選擇水浴加熱，發(fā)泡溫度在100-180°C時(shí)選擇蒸汽加熱，發(fā)泡溫度在 150-250°C時(shí)選擇油浴加熱，發(fā)泡溫度在200-350°C時(shí)選擇熱漉加熱。
[0023] 進(jìn)一步的，所述步驟（4)中聚合物結(jié)構(gòu)為A時(shí)，選擇水浴或者蒸汽加熱，發(fā)泡溫度 優(yōu)選80-160°C;聚合物結(jié)構(gòu)為B時(shí)，選擇油浴或者熱漉加熱，發(fā)泡溫度優(yōu)選180-250°C;聚合 物結(jié)構(gòu)為C或D時(shí)，選擇熱漉加熱，發(fā)泡溫度優(yōu)選260-320°C。
[0024] 進(jìn)一步的，制備的聚合物微發(fā)泡薄膜厚度在300-1000 ym之間，密度在 0. 25-0. 65g/cm3之間，孔徑在5-20 ym之間，孔密度在10W-l〇i2cells/cm3。
[0025] 本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是該樣的：超聲波振動(dòng)具有較高的能量和強(qiáng)烈的空化效應(yīng)，有 利于形成更多的成核點(diǎn)，降低成核所需克服的能壘，從而使成核速度加快。為了進(jìn)一步提高 材料的性能，同時(shí)輔助于超聲輔助聚合物的微孔成核過程。聚合物微發(fā)泡中引入超聲作用， 可W顯著加強(qiáng)泡孔的成核和微發(fā)泡聚合物的膨脹，從而達(dá)到同時(shí)提高泡孔密度和膨脹比的 目的，引入超聲作用可W使微孔膜材料制品的的泡孔密度增加2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，膨脹比提高 2~4倍，而且可W在較低的飽和壓力下制備通常需要較高壓力才能得到的泡孔密度和膨 脹比。
[0026] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
[0027] (1)本發(fā)明可W適用于多種聚合物薄膜材料的微發(fā)泡，工藝簡單，清潔無污染，效 率較高；
[002引 （2)本發(fā)明采用較高的超臨界流體滲透溫度和滲透壓力，達(dá)到飽和時(shí)間大大縮短， 提高了關(guān)鍵步驟中生產(chǎn)效率；
[0029] (3)本發(fā)明采用超聲波輔助成核技術(shù)，大大提高了成核速度，微發(fā)泡薄膜孔徑縮 小，孔密度增加2~3個(gè)數(shù)量級(jí)，膨脹比提高2~4倍；
[0030] (4)本發(fā)明制得的聚合物微發(fā)泡薄膜的厚度在300-1000 ym之間，制品密度在 0. 25-0. 65g/cm3之間，孔徑在5-20 ym之間，孔密度在10W-l〇i2cells/cm3;
[0031] (5)本發(fā)明制得的聚合物微發(fā)泡薄膜對可見光的反射，達(dá)到了 98%W上。
【附圖說明】
[0032]圖1為實(shí)施例1所得到的霧化薄膜切片的掃描電鏡照片。
[0033] 圖2為對比例1所得到的霧化薄膜切片的掃描電鏡照片。
[0034] 反射率的數(shù)值為550nm波長光的反射數(shù)據(jù)。
[0035] 具體實(shí)施方法 [0036] 實(shí)施例1
[0037]首先，將平均厚度為300ym的聚丙締薄膜與聚丙締無紡布，復(fù)