一种开孔聚合物泡沫材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及高分子材料技术领域，尤其设及一种开孔聚合物泡沫材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着工业的迅速发展和人们的生活水平不断地提高，石油开采与运输过程中漏油 事件W及大量含油工业废水逐年增加，油污染问题越来越严重，严重地破坏了大自然的生 态平衡。运些污染环境的油30%来自工业废水排放，45%来自海洋上的油船泄漏。海上油 田开采泄漏，会造成大片海域面积污染，对海洋生态造成威胁，给环境带来巨大的危害。
[0003] 目前处理海洋油污染的主要方法有现场燃烧浮油法、用撇油器和真空机组对浮油 进行打拱、用油分散剂与沉淀剂降低油表面张力使废油凝结再处理、采用微生物对油进行 降解、W及采用吸油材料吸油等。前四种方法会造成环境的二次污染，并且除油效率低，价 格昂贵，耗时过长。采用吸油材料吸油的方法具有回收方便、无污染的优点而受到关注。
[0004] 吸油材料包括天然吸油材料和合成油性材料。常见的天然吸油材料有：植物纤维、 有机黏±、稻壳、多孔珍珠岩、膨胀石墨和棉毛纤维等。但天然吸油材料存在油水选择性差、 吸油效率低W及吸油后受压漏油等缺点。常见的合成吸油材料有聚氨醋泡沫和聚丙締吸油 毯等。比如公开号为CN102492099A的中国专利申请公开了一种疏水改性的聚氨醋泡沫吸 油材料的制备方法。该方法采用将聚氨醋泡沫浸入含引发剂的甲苯，氮气保护下升溫揽拌 活化，再加入反应单体和交联剂在氮气气氛下反应得到疏水改性聚氨醋泡沫。但是其工艺 过于复杂，成本相对较高，后处理也较繁琐。
[0005] 通过烙喷法制备的聚丙締（P巧吸油毯，虽然材料具有亲油疏水特性，但由于孔隙 率低，导致吸油倍率低，且使用时存在加压漏油等问题。 |；00〇6]文献（A.Rizvi,R.K.M.畑U,J.H.Lee,C.B.化rk,S叩erhydrophobicand OleophilicOpen-Cel1FoamsfromFibrillarBlendsofPolypropylene andPolytetrafluoroethylene,ACSAppliedMaterials&Interfac es，2014,6(23):21131-21140.)通过连续挤出发泡的方法制备了聚四氣乙締/聚丙締 (PTFE/P巧泡沫吸油材料。但该泡沫吸油材料的膨胀倍率低，导致吸油倍率低，且成本高。
[0007] 公告号为CN101044195B的中国专利公开了一种聚丙締泡沫的制备方法。该聚丙 締泡沫的固有开孔含量为40 %，但是泡沫的开孔含量过低，难W作为吸油材料。
[0008] 可见，现有的吸油材料的开孔率均较低，而难W实现高的吸油倍率，并且，制备工 艺较复杂。
【发明内容】
[0009] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高开孔率和高吸油倍率开孔聚合 物泡沫材料及其制备方法，W解决现有技术中的技术问题。
[0010] 本发明提供一种开孔聚合物泡沫材料的制备方法，其包括如下步骤： 阳011]a称取聚丙締100重量份，成核剂0. 5~5重量份，含乙締类聚締控10~100重量 份，开孔填料1~30重量份；
[0012] b将所述聚丙締、成核剂、含乙締类聚締控和开孔填料均匀混合得到一混合物，再 将该混合物加入一挤出机内，并在挤出机的螺杆的1/5~1/3处通入超临界态的二氧化碳， 挤出并进行发泡，得到含开孔填料的开孔聚合物泡沫材料，该含开孔填料的开孔聚合物泡 沫材料包括多个第一开孔；
[0013] C将所述含开孔填料的开孔泡沫材料浸入一刻蚀溶液中，使所述含开孔填料的开 孔泡沫材料中的开孔填料被刻蚀W形成多个第二开孔，得到开孔聚合物泡沫材料。
[0014]步骤a中所述开孔填料的粒径为100纳米~1毫米。
[0015]步骤a中所述聚丙締为均聚聚丙締、嵌段共聚聚丙締或两者W任意比例混合的共 混物，所述聚丙締的烙融指数为0.Ig/lOmin~20g/10min。
[0016]步骤a中所述开孔填料为碳酸巧、碳酸钢、碳酸领、碳酸儀、碳酸锋、碳酸钟中的至 少一种，所述含乙締类聚締控为线性低密度聚乙締、低密度聚乙締、聚締控弹性体中的至少 一种，所述成核剂为碳酸巧、纳米粘±、滑石粉、云母、氧化巧、高岭±、炭黑中的至少一种。
[0017] 步骤a中开孔填料1~20重量份。
[0018]步骤b中，螺杆的前半区的溫度为180°C~210°C，螺杆的后半区的溫度为150°C~ 180 °C。 阳019]步骤b中所述超临界态的二氧化碳的质量占所述混合物的总质量的5%~15%， 所述超临界态的二氧化碳的注入压力为8MPa~25Mpa。
[0020] 步骤C中所述刻蚀溶液为稀硫酸、稀盐酸、稀憐酸、硝酸、醋酸中的至少一种，所述 刻蚀溶液的摩尔溶度为1. 5mol/L~4.Omol/L。
[0021] 步骤C中所述含开孔填料的开孔泡沫材料浸入所述刻蚀溶液中的浸泡时间为1小 时~24小时，刻蚀过程在室溫下进行。
[0022] 本发明还提供一种采用上述制备方法得到的开孔聚合物泡沫材料，所述开孔聚合 物泡沫材料包括多个开孔，所述开孔聚合物泡沫材料的表面的开孔的孔径大小为1微米~ 600微米，开孔聚合物泡沫材料的内部的开孔的孔径大小为50微米~150微米。
[0023]相较于现有技术，本制备方法通过两种不同的开孔机理进行二次开孔，形成开孔 聚合物泡沫材料。具体的，步骤a中将聚丙締（P巧、成核剂、含乙締类聚締控W及开孔填料 均匀混合，使得所述开孔填料均匀分布于混合物中。在步骤b中，PP与含乙締类聚締控共 混形成PP富集相和含乙締类聚締控富集相，由于PP的结晶溫度高于含乙締类聚締控，当向 螺杆的1/5~1/3处通入超临界态的二氧化碳后，此时螺杆的后半区溫度降低，PP先于含乙 締类聚締控结晶，形成PP硬相和含乙締类聚締控软相。当经过挤出机的机头时，由于压力 下降，超临界态的二氧化碳膨胀，逃逸，气体会冲破泡壁上冷却较慢的含乙締类聚締控软相 而形成多个第一开孔。可W理解，开孔填料的部分表面会通过该多个第一开孔而暴露出来。 步骤C中，通过刻蚀溶液与开孔填料充分反应，使得均匀分布的开孔填料被刻蚀，形成多个 第二开孔。所述开孔聚合物泡沫材料包括多个开孔（第一开孔和第二开孔的统称），所述开 孔聚合物泡沫材料的表面的开孔的孔径大小为1微米~600微米，开孔聚合物泡沫材料的 内部的开孔的孔径大小为50微米~150微米。该通过二次开孔得到的开孔聚合物泡沫材 料具有高开孔率（80%~98%)。该开孔的孔径大小适中（在1毫米W下），有利于吸油， 该开孔聚合物泡沫材料的吸油倍率高达20g/g~55g/g，亲油疏水性能优异，可作为吸油材 料应用。该方法工艺简单、能耗低，成本低，适合工业化生产。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明实施例1制备的开孔聚合物泡沫材料的扫描电镜图片。
[0025]图2为本发明实施例2制备的开孔聚合物泡沫材料的扫描电镜图片。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实 施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
[0027] 本发明提供了一种开孔聚合物泡沫材料的制备方法，其包括如下步骤：
[0028] a称取聚丙締100重量份，成核剂0. 5~5重量份，含乙締类聚締控10~100重量 份，开孔填料1~30重量份；
[0029] b将所述聚丙締、成核剂、含乙締