一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法与流程

本发明属于材料加工技术领域，特别涉及一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法。

背景技术：

塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，俗称塑料或树脂，可以自由改变成分及形体样式。塑料的主要成分是树脂，如松香、虫胶等，树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂约占塑料总重量的40％～100％。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯等。

目前，高分子聚合物材料广泛用于制作塑料，主要是以热固性树脂为主要成分，配合以各种必要的添加剂通过交联固化过程成形制品的塑料。在制造成型过程的前期为液态，第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应、交联反应而固化变硬，这种变化是不可逆的。固化后即不能被溶于有机溶剂或加热熔融或软化。热固性塑料属于刚性而易脆材料，将热固性塑料加热至某一个温度范围以上，材料也可以变软，其刚性会降低到初始值的1/100，进一步加热将引起材料中的主价键破坏，因此不能够再次加工成形。

综上所述，在现有的制备热固性交联高分子聚合物材料的技术中，无法在低于分解温度和高压条件下，再次将热固性交联高分子聚合物材料加工成型的技术缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是在制备热固性交联高分子聚合物材料的技术中，存在无法在低于分解温度和高压条件下，再次加工成型的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法，所述用于制备高分子聚合物材料的方法包括：获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球；依据所述获取的热固性交联的高分子聚合物纳米微球，获取所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度；将所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体；依据所述分解温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，以使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球产生软化；对所述加热后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却，以制成所述高分子聚合物材料。

进一步地，所述获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球包括：通过乳液聚合法，获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球。

进一步地，所述通过乳液聚合法，获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球包括：甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的高分子聚合物材料，且在聚合过程中添加交联剂，以生成热固性交联的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等高分子聚合物材料的乳液；将所述生成的热固性交联的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等高分子聚合物材料的乳液进行冷冻和干燥，以获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球。

进一步地，所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球是聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的交联高分子聚合物材料的粉末，所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的直径大小范围是1nm—800nm。

进一步地，所述依据所述获取的热固性交联的高分子聚合物纳米微球，获取所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度包括：获取所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的样品；对所述样品进行热重分析实验，以获取所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度。

进一步地，所述将所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实并保持高真空度，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体包括：将所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球放置在模具型腔内；对放置在模具型腔内的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体。

进一步地，所述依据所述分解温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，以使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球产生软化包括：依据所述分解温度，获得所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的加工温度；依据所述加工温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球软化。

进一步地，所述加工温度的范围是玻璃转变温度到分解温度之间。

进一步地，所述对所述加热后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却，以制成所述高分子聚合物材料包括：对所述加热后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行保压；依据一定温度冷却速度，对保压中的所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却；对所述模具型腔内进行泄压，以制成所述高分子聚合物材料。

进一步地，所述温度冷却速度范围是1℃/min—30℃/min。

有益效果：

本发明提供一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法，通过获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球之后，获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度；再对热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实并保持高真空度，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体；然后依据分解温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，以使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球产生软化；再对软化后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却，继而制成所述高分子聚合物材料。由于将热固性交联高分子制备成纳米级大小的高强度微球之后，高强度微球粒子之间存在静电排斥作用、范德华力作用和体积排斥作用，使得聚合物的分散乳液能够长时间稳定存在，继而可通过冷冻干燥得到聚合物粉末。聚合物微球比表面积比较大，聚合物微球具有吸附性好和响应性快的特点使热固性交联高分子聚合物粉末具有纳米尺寸效应。继而能够在低于分解温度下高压条件下再次加工成型，保持原料的微观形态，克服了热塑性交联高分子的再次加工成型问题。从而达到了能够在制备高分子聚合物材料过程中，低于分解温度和高压条件下，再次将高分子聚合物材料加工成型的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法流程图。

具体实施方式

本发明公开了本发明提供一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法，通过获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球之后，获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度；再对热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体；然后依据分解温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，以使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球产生软化；再对软化后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却，继而制成所述高分子聚合物材料。由于将热固性交联高分子制备成纳米级大小的高强度微球之后，高强度微球粒子之间存在静电排斥作用、范德华力作用和体积排斥作用，使得聚合物的分散乳液能够长时间稳定存在，继而可通过冷冻干燥得到聚合物粉末。聚合物微球比表面积比较大，聚合物微球具有吸附性好和响应性快的特点使热固性交联高分子聚合物粉末具有纳米尺寸效应。继而能够在低于分解温度下高压条件下再次加工成型，保持原料的微观形态，克服了热塑性交联高分子的再次加工成型问题。从而达到了能够在制备高分子聚合物材料过程中，低于分解温度和高压条件下，再次将高分子聚合物材料加工成型的技术效果。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；其中本实施中所涉及的“和/或”关键词，表示和、或两种情况，换句话说，本发明实施例所提及的a和/或b，表示了a和b、a或b两种情况，描述了a与b所存在的三种状态，如a和/或b，表示：只包括a不包括b；只包括b不包括a；包括a与b。

同时，本发明实施例中，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本发明实施例中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明目的，并不是旨在限制本发明。

请参见图1，图1是一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法程图。本发明实施例提供的用于制备高分子聚合物材料的方法，所述用于制备高分子聚合物材料的方法包括：

步骤s100，获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球。

可以通过乳液聚合法，获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球。可以通过甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯等高分子聚合物材料的乳液聚合法反应，且在聚合过程中添加交联剂，以生成热固性交联的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的高分子聚合物材料的乳液；〔举例同一类材料(如ps、pc等)和交联剂(如egdma、tmptma、peta、dvb等)，以及不同交联度〕将所述生成的热固性交联的聚甲基丙烯酸甲酯乳液、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的高分子聚合物材料乳液进行冷冻和喷雾干燥，以获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球。其中，所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球是聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的高分子聚合物材料粉末，所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的直径大小范围是1nm—800nm。

具体而言，可以通过乳液聚合法来制备热固性交联的高分子聚合物纳米微球。乳液聚合法可以是指借助乳化剂的作用，在机械搅拌或振荡下，单体在水中形成乳液而进行的聚合.乳液聚合反应产物为胶乳，可直接应用，也可以把胶乳破坏，经洗涤、干燥等后处理工序，得粉状或针状聚合物。乳液聚合可以在较高的反应速度下，获得较高分子量的聚合物，乳液聚合具有物料的粘度低，易于传热和混合，生产容易控制的优势，

可以通过甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、聚碳酸酯等高分子聚合物材料的乳液聚合法反应，在聚合过程中添加交联剂，来生成热固性交联的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的高分子聚合物材料的乳液。将生成热固性交联的聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等高分子聚合物材料的乳液冷冻干燥完全之后，便可以得到聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的交联高分子聚合物材料的粉末。聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯等可通过乳液聚合法合成的交联高分子聚合物材料的粉末的大小可以为纳米级别，聚甲基丙烯酸甲酯粉末的形状可以呈现为微球结构，即聚甲基丙烯酸甲酯粉末微球的直径大小范围是1nm—800nm。

步骤s200，依据所述获取的热固性交联的高分子聚合物纳米微球，获取所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度。

可以获取所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的样品；并且对所述样品进行热重分析实验，以获取所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度。

具体而言，可以通过步骤s100，获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球之后。根据试验需要，称取少量的热固性交联的高分子聚合物纳米微球材料作为样品，对该样品进行热重分析实验，来获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球材料的分解温度。可以以失重达到1％为标准，准确定分解温度。例如聚甲基丙烯酸甲酯粉末材料的分解温度可以为270℃，聚甲基丙烯酸甲酯粉末材料的加工温度可以在90.5℃—260℃(玻璃转化温度和分解温度)之间。

步骤s300，将所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实并保持高真空度，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体。

可以将所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球放置在模具型腔内；再对放置在模具型腔内的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体。

请继续参见图1，图1是一种用于制备高分子聚合物材料的方法流程图。可以依据步骤s100，获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球材料之后。根据实际需要，称取一定量的高分子聚合物纳米微球粉末材料放置在模具型腔内。再通过对放置在模具型腔内的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实并保持高真空度，来完全排除热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体。

步骤s400，依据所述分解温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，以使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球产生软化。

可以依据所述分解温度，获得所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球的加工温度；依据所述加工温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球软化；其中，所述加工温度的范围是玻璃转化温度和分解温度之间。

具体而言，可以依据步骤s200中，获取的热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度，确定加工温度的范围，例如聚甲基丙烯酸甲酯粉末材料的分解温度可以为270℃，聚甲基丙烯酸甲酯粉末材料的加工温度可以在90.5℃—260℃之间。通过步骤s300排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体。在加工温度的范围内，对预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热。加热之后，根据实际需要，可以再保温一段时间，来使得热固性交联的高分子聚合物纳米微球材料完全软化。

步骤s500，对所述加热后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却，以制成所述高分子聚合物材料。

可以对所述加热后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行保压；依据一定的温度冷却速度，对保压中的所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却；对所述模具型腔内进行泄压，以制成所述高分子聚合物材料。其中，所述温度冷却速度范围是1℃—30℃。

请继续参见图1，图1是一种用于制备高分子聚合物材料的方法流程图。可以通过步骤s400，使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球产生软化之后。保持装有热固性交联的高分子聚合物纳米微球材料的模具压力恒定，可以通过保持压强恒定来使得模具上的压力恒定。该压强数值的大小范围可以是5mpa以上，例如假设该压强是a，则a≥5mpa。若a＜5mpa，则会由于模具上的压力过低，使得无法将热固性交联的高分子聚合物纳米微球材料混合在一起。

在保持装有热固性交联的高分子聚合物纳米微球材料的模具压力恒定之后，可以关闭加热(即停止加热)，待模具冷却至室温之后，再卸载压力，将制品取出。可以使用压力机缓慢将制品压出，得到制品。

如果制品与模具结合过于紧密，可以用过冷冻的方式将其分离。例如使用密封袋密封模芯，放置在冰箱中冷冻15min之后，则可以将制品和模具分离。

本发明提供一种用于制备交联高分子聚合物材料的成形加工方法，通过获取热固性交联的高分子聚合物纳米微球之后，获得热固性交联的高分子聚合物纳米微球的分解温度；再对热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行预压压实，以排除所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球中的气体；然后依据分解温度，对所述预压压实之后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行加热，以使所述热固性交联的高分子聚合物纳米微球产生软化；再对软化后的热固性交联的高分子聚合物纳米微球进行冷却，继而制成所述高分子聚合物材料。由于将热固性交联高分子制备成纳米级大小的高强度微球之后，高强度微球粒子之间存在静电排斥作用、范德华力作用和体积排斥作用，使得聚合物的分散乳液能够长时间稳定存在，继而可通过冷冻干燥得到聚合物粉末。聚合物微球比表面积比较大，聚合物微球具有吸附性好和响应性快的特点使热固性交联高分子聚合物粉末具有纳米尺寸效应。继而能够在低于分解温度下高压条件下再次加工成型，保持原料的微观形态，克服了热塑性交联高分子的再次加工成型问题。从而达到了能够在制备高分子聚合物材料过程中，低于分解温度和高压条件下，再次将高分子聚合物材料加工成型的技术效果。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。