本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种多孔高分子材料领域。
背景技术：
多孔性高分子材料在多个领域均得到应用并发挥着重要作用，例如已广泛用于过滤和流体屏障应用中。当前的过滤装置通常包括壳体以及布置在贯穿壳体的流体通道上的高分子过滤介质。当流体进入壳体时，其通过该过滤介质，以将流体流中的组合物去除。此处所说的流体指的是气体、液体或其组合。过滤装置的功效取决于一些因素，包括过滤介质保持其与壳体之间充分密封以阻止流体绕开过滤介质的能力。
绕开过滤介质的流体会造成严重的问题，尤其是当过滤介质也作为所选流体(如水溶液)的屏障时。绕开过滤介质的流体可能会污染下游装置和工艺，导致设备使用不便、腐蚀和昂贵的维修。例如，吸液管(pipette)通常包括过滤或屏障介质，该过滤或屏障介质允许气体等流体通过，但会阻止能够污染吸液管(pipette)的液体通过。绕开过滤或屏障介质的流体所污染的吸液管(pipette)通常需要进行销毁或去污，以防止后续对其他溶液造成污染。
当前的多孔性高分子过滤和屏障介质的一个缺点在于，其性质坚硬，难于与壳体充分密封。当壳体和/或过滤介质具有生产或组装工艺造成的缺陷时，尤其如此。因此，在生产包含有布置于壳体中的过滤介质的过滤器时，应保持精确的公差。除了过滤介质掉出壳体或位于壳体中不正确位置外，对精确公差的要求通常导致大量产品的报废。
考虑到前述问题，需要提供既能与壳体形成充分密封以防止流体绕开，又不会受到当前过滤设备所要求的精确公差限制的过滤和屏障介质。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种既能与壳体形成充分密封以防止流体绕开，又不会受到当前过滤设备所要求的精确公差限制，并且具有优良机械性能和化学特性的环保型多孔高分子材料及其制备方法，其制备方法操作简单，投入成本低，非常适合大规模化生产。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种环保型多孔高分子材料，它由粉末状的热塑性弹性体高分子材料和粉末状的有机硅树脂烧结而成，且孔隙度为45％～75％、平均孔径为0.1～10μm；以重量份计，所述热塑性弹性体高分子材料含有下述组分：30～40份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、10～20份聚乙烯醇、5～9份竹炭纤维、4～8份动物角质化蛋白质粉、3～5份纤维状二氧化钛、2～3份抗氧剂、5～10份增塑剂和3～9份硅烷偶联剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明产品是先利用硅烷偶联剂将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚乙烯醇与改性填料通过交联、共聚等反应有机结合制成热塑性弹性体高分子材料，再与有机硅树脂烧结而成孔隙度为45％～75％、平均孔径为0.1～10μm的多孔高分子材料，具有优良的机械性能(抗冲击性能、拉伸性能、耐疲劳性、回弹性和可塑性)和化学特性(稳定性、耐腐蚀性)，绿色安全环保，既能与壳体形成充分密封以防止流体绕开，又不会受到当前过滤设备所要求的精确公差限制。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
作为本发明的一种优选实施方式，所述热塑性弹性体高分子材料和所述有机硅树脂的粒径均为1～100μm。
采用上述优选方案的有益效果是：
既可以大大降低粉碎生产的难度，节约成本，又可以使烧结工艺更加容易得到孔隙度为45％～75％、平均孔径为0.1～10μm的多孔高分子材料。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述竹炭纤维和所述纤维状二氧化钛的直径均为0.1～1μm，长度均为1～30μm。
采用上述优选方案的有益效果是：
采用接近纳米级的竹炭纤维和纤维状二氧化钛作为填料，既可以有效发挥纳米级材料的部分特殊性能，更加有效得改善苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇混合共聚物的机械性能以及耐腐蚀性，从而达到实际生产和应用的要求，又可以大大降低生产纳米级材料的难度，节约成本。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述动物角质化蛋白质粉的粒径为0.1～1μm。
采用上述优选方案的有益效果是：
采用接近纳米级的动物角质化蛋白质粉作为填料，既可以有效发挥纳米级材料的部分特殊性能，更加有效得改善苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇混合共聚物的机械性能，从而达到实际生产和应用的要求，又可以大大降低生产纳米级材料的难度，节约成本。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述动物角质化蛋白质粉采用动物的角、蹄、羽毛或毛发加工而成。
采用上述优选方案的有益效果是：
不但生产加工更加简单，投入成本更低，而且能够有效实现废物利用，经济适用，更加安全、绿色、环保。
作为本发明的另一种优选实施方式，所述抗氧剂由芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯按照4～8:5～10：1的重量比均匀混合而成。
采用上述优选方案的有益效果是：
采用此配比的混合抗氧剂作为填料加入基料中，能够有效得发挥主抗氧剂和辅助抗氧剂的协同作用，更加有效得消除自由基、促使氢过氧化物分解，从而更加有效得阻止自由基链式反应，进而避免有机化合物的结构和性质发生根本变化，大大提高最终产品的抗氧化性，使得产品不易老化，使用寿命更长，并且使用更加安全放心。
一种如上所述的环保型多孔高分子材料的制备方法，它包括以下步骤：
a、制备热塑性弹性体高分子材料
先按照重量份将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇混合均匀，再加热至110～130℃，并搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份分别加入竹炭纤维、动物角质化蛋白质粉、纤维状二氧化钛、抗氧剂和增塑剂，并搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份加入硅烷偶联剂，并搅拌均匀，再在110～130℃的温度条件下继续搅拌40～80min，冷却至室温后，即得到热塑性弹性体高分子材料，最好有效控制其平均分子量在5×105～9×105之间；
b、烧结冷却
将步骤a得到的热塑性弹性体高分子材料粉碎成粉末状，然后与粉末状的有机硅树脂混合均匀，并进行烧结，然后迅速冷却至室温，即得到环保型多孔高分子材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法先将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇在熔融状态下混合均匀，初步实现共聚反应，有效结合形成网链状的共聚物(基料)，然后将能够改善基料性质的多种填料加入熔融状态的基料中混合均匀，再加入硅烷偶联剂完成交联反应，有效将填料与基料有机结合在一起，并将填料完全分散于网链状共聚物的间隙中，制成具有优良的机械性能(抗冲击性能、拉伸性能、耐疲劳性、回弹性和可塑性)和化学特性的热塑性弹性体高分子材料，然后再与有机硅树脂烧结而成孔隙度为45％～75％、平均孔径为0.1～10μm的多孔高分子材料，制备方法操作简单，投入成本低，非常适合大规模化生产，最终产品既能与壳体形成充分密封以防止流体绕开，又不会受到当前过滤设备所要求的精确公差限制。
作为本发明的一种优选实施方式，在步骤a中，均采用真空度小于-0.098mpa、料筒直径为600～1000mm、转速为30～60r/min的高粘度真空搅拌机进行搅拌。
采用上述优选方案的有益效果是：
能够将填料更加均匀完全得分散于网链状共聚物的间隙中。
作为本发明的另一种优选实施方式，在步骤b中，在压强为0.15～0.65mpa、加热温度为300～600℃的条件下烧结5～15min。
采用上述优选方案的有益效果是：
可以使烧结工艺更加容易得到孔隙度为45％～75％、平均孔径为0.1～10μm的多孔高分子材料。
下面对本发明的较佳实施方式做进一步详细说明。
一种环保型多孔高分子材料，它由粉末状的热塑性弹性体高分子材料和粉末状的有机硅树脂烧结而成，且孔隙度为45％～75％、平均孔径为0.1～10μm；
以重量份计，所述热塑性弹性体高分子材料含有下述组分：30～40份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、10～20份聚乙烯醇、5～9份竹炭纤维、4～8份动物角质化蛋白质粉、3～5份纤维状二氧化钛、2～3份抗氧剂、5～10份增塑剂和3～9份硅烷偶联剂；
所述热塑性弹性体高分子材料和所述有机硅树脂的粒径均为1～100μm；所述竹炭纤维和所述纤维状二氧化钛的直径均为0.1～1μm，长度均为1～30μm；所述动物角质化蛋白质粉采用动物的角、蹄、羽毛或毛发加工而成，粒径为0.1～1μm；所述抗氧剂由芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯按照4～8:5～10：1的重量比均匀混合而成。
一种如上所述的环保型多孔高分子材料的制备方法，它包括以下步骤：
a、制备热塑性弹性体高分子材料
先按照重量份将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇混合均匀，再加热至110～130℃，并采用真空度小于-0.098mpa、料筒直径为600～1000mm、转速为30～60r/min的高粘度真空搅拌机搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份分别加入竹炭纤维、动物角质化蛋白质粉、纤维状二氧化钛、抗氧剂和增塑剂，并搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份加入硅烷偶联剂，并搅拌均匀，再在110～130℃的温度条件下继续搅拌40～80min，冷却至室温后，即得到热塑性弹性体高分子材料，有效控制其平均分子量在5×105～9×105之间；
b、烧结冷却
将步骤a得到的热塑性弹性体高分子材料粉碎成粉末状，然后与粉末状的有机硅树脂混合均匀，并在压强为0.15～0.65mpa、加热温度为300～600℃的条件下烧结5～15min，然后迅速冷却至室温，即得到环保型多孔高分子材料，其抗冲击强度达到80～120kj/m2、杨氏弹性模量(e)达到3000～3600mpa、拉伸强度(σt)达到60～90mpa、伸长率可达400％、过滤拦截率达到99％以上。
本发明中，纤维状二氧化钛具有增白效果，避免产品颜色灰暗，并且在有光的条件具有良好的抗菌效果；动物角质化蛋白质粉完全分散于网链状共聚物的间隙后，可大大提高最终产品的机械性能；竹炭纤维完全分散于网链状共聚物的间隙后，不仅可大大提高最终产品的机械性能，还能改善产品的化学特性，大大提高产品的过滤效果。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种环保型多孔高分子材料，它由粉末状的热塑性弹性体高分子材料和粉末状的有机硅树脂烧结而成，且孔隙度为75％、平均孔径为0.1μm；
以重量份计，所述热塑性弹性体高分子材料含有下述组分：35份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、15份聚乙烯醇、7份竹炭纤维、6份动物角质化蛋白质粉、4份纤维状二氧化钛、2.5份抗氧剂、7.5份增塑剂和6份硅烷偶联剂；
所述热塑性弹性体高分子材料和所述有机硅树脂的粒径均为1μm；所述竹炭纤维和所述纤维状二氧化钛的直径均为0.1μm，长度均为1μm；所述动物角质化蛋白质粉采用动物的角、蹄、羽毛或毛发加工而成，粒径为0.1μm；所述抗氧剂由芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯按照6:7.5：1的重量比均匀混合而成。
一种如上所述的环保型多孔高分子材料的制备方法，它包括以下步骤：
a、制备热塑性弹性体高分子材料
先按照重量份将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇混合均匀，再加热至130℃，并采用真空度小于-0.098mpa、料筒直径为800mm、转速为60r/min的高粘度真空搅拌机搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份分别加入竹炭纤维、动物角质化蛋白质粉、纤维状二氧化钛、抗氧剂和增塑剂，并搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份加入硅烷偶联剂，并搅拌均匀，再在130℃的温度条件下继续搅拌60min，冷却至室温后，即得到热塑性弹性体高分子材料，有效控制其平均分子量在7×105左右；
b、烧结冷却
将步骤a得到的热塑性弹性体高分子材料粉碎成粉末状，然后与粉末状的有机硅树脂混合均匀，并在压强为0.4mpa、加热温度为450℃的条件下烧结10min，然后迅速冷却至室温，即得到环保型多孔高分子材料，其抗冲击强度达到120kj/m2、杨氏弹性模量(e)达到3600mpa、拉伸强度(σt)达到90mpa、伸长率可达400％、过滤拦截率达到99％以上。
实施例2
一种环保型多孔高分子材料，它由粉末状的热塑性弹性体高分子材料和粉末状的有机硅树脂烧结而成，且孔隙度为45％、平均孔径为10μm；
以重量份计，所述热塑性弹性体高分子材料含有下述组分：40份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、20份聚乙烯醇、9份竹炭纤维、8份动物角质化蛋白质粉、5份纤维状二氧化钛、3份抗氧剂、10份增塑剂和9份硅烷偶联剂；
所述热塑性弹性体高分子材料和所述有机硅树脂的粒径均为100μm；所述竹炭纤维和所述纤维状二氧化钛的直径均为1μm，长度均为30μm；所述动物角质化蛋白质粉采用动物的角、蹄、羽毛或毛发加工而成，粒径为1μm；所述抗氧剂由芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯按照8:10：1的重量比均匀混合而成。
一种如上所述的环保型多孔高分子材料的制备方法，它包括以下步骤：
a、制备热塑性弹性体高分子材料
先按照重量份将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇混合均匀，再加热至110℃，并采用真空度小于-0.098mpa、料筒直径为1000mm、转速为30r/min的高粘度真空搅拌机搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份分别加入竹炭纤维、动物角质化蛋白质粉、纤维状二氧化钛、抗氧剂和增塑剂，并搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份加入硅烷偶联剂，并搅拌均匀，再在110℃的温度条件下继续搅拌80min，冷却至室温后，即得到热塑性弹性体高分子材料，有效控制其平均分子量在9×105左右；
b、烧结冷却
将步骤a得到的热塑性弹性体高分子材料粉碎成粉末状，然后与粉末状的有机硅树脂混合均匀，并在压强为0.65mpa、加热温度为300℃的条件下烧结15min，然后迅速冷却至室温，即得到环保型多孔高分子材料，其抗冲击强度达到80kj/m2、杨氏弹性模量(e)达到3000mpa、拉伸强度(σt)达到60mpa、伸长率可达400％、过滤拦截率达到99％以上。
实施例3
一种环保型多孔高分子材料，它由粉末状的热塑性弹性体高分子材料和粉末状的有机硅树脂烧结而成，且孔隙度为60％、平均孔径为5μm；
以重量份计，所述热塑性弹性体高分子材料含有下述组分：30份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、10份聚乙烯醇、5份竹炭纤维、4份动物角质化蛋白质粉、3份纤维状二氧化钛、2份抗氧剂、5份增塑剂和3份硅烷偶联剂；
所述热塑性弹性体高分子材料和所述有机硅树脂的粒径均为50μm；所述竹炭纤维和所述纤维状二氧化钛的直径均为0.5μm，长度均为15μm；所述动物角质化蛋白质粉采用动物的角、蹄、羽毛或毛发加工而成，粒径为0.5μm；所述抗氧剂由芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯按照4:5：1的重量比均匀混合而成。
一种如上所述的环保型多孔高分子材料的制备方法，它包括以下步骤：
a、制备热塑性弹性体高分子材料
先按照重量份将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯和聚乙烯醇混合均匀，再加热至120℃，并采用真空度小于-0.098mpa、料筒直径为600mm、转速为45r/min的高粘度真空搅拌机搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份分别加入竹炭纤维、动物角质化蛋白质粉、纤维状二氧化钛、抗氧剂和增塑剂，并搅拌均匀，然后一边继续搅拌，一边按照重量份加入硅烷偶联剂，并搅拌均匀，再在120℃的温度条件下继续搅拌40min，冷却至室温后，即得到热塑性弹性体高分子材料，有效控制其平均分子量在5×105左右；
b、烧结冷却
将步骤a得到的热塑性弹性体高分子材料粉碎成粉末状，然后与粉末状的有机硅树脂混合均匀，并在压强为0.15mpa、加热温度为600℃的条件下烧结5min，然后迅速冷却至室温，即得到环保型多孔高分子材料，其抗冲击强度达到100kj/m2、杨氏弹性模量(e)达到3300mpa、拉伸强度(σt)达到75mpa、伸长率可达400％、过滤拦截率达到99％以上。
由此可见，根据本发明方法制备的环保型多孔高分子材料不含有害成分，绿色安全环保，其抗冲击强度达到80～120kj/m2、杨氏弹性模量(e)达到3000～3600mpa、拉伸强度(σt)达到60～90mpa、伸长率可达400％、过滤拦截率达到99％以上。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。