一种具有负泊松比的泡沫材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有负泊松比的泡沫材料及其制备方法，包括以下步骤：将聚丁二酸丁二醇酯、溶剂、添加剂按比例混合形成具有一定粘度的浆体，置于反应釜中；加热至聚合物熔点后，保温1～4小时后，缓慢泄压，所得样品置于辐照瓶中；使用氦等离子体辐照处理后，将样品再次装入反应釜中，充入氩气使反应釜内压达到4～7MPa；加热反应釜至聚合物熔点，保压6～10小时后，缓慢降温并泄压得到具有负泊松比的泡沫材料。本发明专利技术开发了一种新的负泊松比泡沫材料的制备工艺，不采用传统的机械压缩泡沫的方式，而是采用一种等离子体辐照与气体增压相结合的方式，调控聚合物基体的微观结构，负泊松比泡沫材料内外层结构一致，负泊松比值相同。负泊松比值相同。

【技术实现步骤摘要】
一种具有负泊松比的泡沫材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种泡沫材料及其制备方法，特别涉及一种具有负泊松比的泡沫材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]负泊松比的发现最早可追溯到19世纪下叶，Voigt利用经典弹性理论计算得出立体对称的黄铁矿具有
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1/7的泊松比。20世纪80年代以来，随着对拉胀性及这一性质所导致的材料其它一些性质改善的深入认识，拉胀材料的相关研究变得日益活跃。
[0003]1987年美国学者Lakes将普通聚氨酯泡沫放入铝制模具中，进行三维压缩后再对其进行加热、冷却和松弛处理制成了泊松比为
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0.7的拉胀聚氨酯泡沫。这是世界上第一个人工制造的拉胀泡沫塑料。自此，拉胀泡沫的研究开始活跃起来。例如Martz等把低密度聚乙烯泡沫放入一个特定设计的圆筒形密闭室内，用烘箱提供辅助加热，同时加热和加压一定时间之后抽真空保持一段时间，再引入空气使其变回常压(即大气压)可使聚乙烯泡沫产生负泊松比的凹型结构。现有技术中，制备负泊松比聚合物泡沫材料的方法主要包括双轴压缩、压缩、高压
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加热法等，然而在机械压缩的过程中，受泡沫压力传导的影响，受压泡沫的表面和内部的结构并不一致，可能导致负泊松比泡沫材料表面和内部泊松比值不同，从而影响材料的整体性能；现有技术中也没有关注到等离子的辐照对泡沫结构的调控作用，并由此带来对新材料结构、性能的认识。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种具有负泊松比的泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0005]将聚丁二酸丁二醇酯粉末、溶剂、添加剂按质量比90～120：30～80：2～10的比例混合形成具有一定粘度的浆体，置于反应釜中；
[0006]加热至聚合物熔点后，保温1～4小时后，所得样品置于辐照瓶中；
[0007]使用氦等离子体辐照处理，氦等离子体的流强为3.0
╳
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～4.5
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10
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ions/m2·
S，处理时间为4～6分钟；
[0008]氦等离子体辐照处理后，将样品再次装入反应釜中，充入氩气排净空气，继续充入氩气使反应釜内压达到4～7MPa；
[0009]加热反应釜至聚合物熔点，保压6～10小时后，降温并泄压至常温常压得到具有负泊松比的泡沫材料。
[0010]所述的溶剂为壬烷或十一烷。
[0011]所述的添加剂为纳米地开石粉或纳米坡缕石粉，平均粒径小于400纳米。
[0012]本专利技术提供的一种具有负泊松比的泡沫材料，通过上述制备方法制得；所述的泡沫材料的负泊松比值在
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0.5到
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0.7之间。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术开发了一种新的负泊松比泡沫材料的制备工艺，不采用传统的机械压缩泡沫的方式，而是采用一种等离子体辐照与气体增压相结合的方式，调控聚合物基体的微观结构，在单体聚合过程中诱导材料凹型结构的形成，赋予材料负泊松比的特征。通过本专利技术所述的制备方法制得的负泊松比泡沫材料具有优良的拉胀效应，泡沫材料内外层结构一致，负泊松比值相同，而且材料内部孔尺寸均一，有利于材料在拉伸和压缩过程中的尺寸变化；可广泛的应用于对拉胀材料要求较高的领域。
具体实施方式
[0015]实施例1、
[0016]一种具有负泊松比的泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017]将聚丁二酸丁二醇酯粉末、壬烷、纳米地开石粉按质量比90：30：10的比例混合形成具有一定粘度的浆体，置于反应釜中；
[0018]加热至聚合物熔点后，保温2小时后，所得样品置于辐照瓶中；
[0019]使用氦等离子体辐照处理，氦等离子体的流强为3.0
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ions/m2·
S，处理时间为6分钟；
[0020]氦等离子体辐照处理后，将样品再次装入反应釜中，充入氩气排净空气，继续充入氩气使反应釜内压达到4MPa；
[0021]加热反应釜至聚合物熔点，保压10小时后，降温并泄压至常温常压得到具有负泊松比的泡沫材料。
[0022]实施例2、
[0023]一种具有负泊松比的泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]将聚丁二酸丁二醇酯粉末、十一烷、纳米坡缕石粉按质量比120：80：2的比例混合形成具有一定粘度的浆体，置于反应釜中
[0025]加热至聚合物熔点后，保温1小时后，所得样品置于辐照瓶中；
[0026]使用氦等离子体辐照处理，氦等离子体的流强为4.5
╳
10
21
ions/m2·
S，处理时间为5分钟；
[0027]氦等离子体辐照处理后，将样品再次装入反应釜中，充入氩气排净空气，继续充入氩气使反应釜内压达到7MPa；
[0028]加热反应釜至聚合物熔点，保压6小时后，降温并泄压至常温常压得到具有负泊松比的泡沫材料。
[0029]实施例3、
[0030]一种具有负泊松比的泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0031]将聚丁二酸丁二醇酯粉末、十一烷、纳米地开石粉按质量比100：40：9的比例混合形成具有一定粘度的浆体，置于反应釜中
[0032]加热至聚合物熔点后，保温4小时后，所得样品置于辐照瓶中；
[0033]使用氦等离子体辐照处理，氦等离子体的流强为4.0
╳
10
21
ions/m2·
S，处理时间为4分钟；
[0034]氦等离子体辐照处理后，将样品再次装入反应釜中，充入氩气排净空气，继续充入氩气使反应釜内压达到5MPa；
[0035]加热反应釜至聚合物熔点，保压7小时后，降温并泄压至常温常压得到具有负泊松比的泡沫材料。
[0036]实施例4、
[0037]一种具有负泊松比的泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0038]将聚丁二酸丁二醇酯粉末、壬烷、纳米坡缕石粉按质量比100：50：5的比例混合形成具有一定粘度的浆体，置于反应釜中
[0039]加热至聚合物熔点后，保温3小时后，所得样品置于辐照瓶中；
[0040]使用氦等离子体辐照处理，氦等离子体的流强为3.5
╳
10
21
ions/m2·
S，处理时间为6分钟；
[0041]氦等离子体辐照处理后，将样品再次装入反应釜中，充入氩气排净空气，继续充入氩气使反应釜内压达到6MPa；
[0042]加热反应釜至聚合物熔点，保压8小时后，降温并泄压至常温常压得到具有负泊松比的泡沫材料。
[0043]实施例5、
[0044]一种具有负泊松比的泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0045]将聚丁二酸丁二醇酯粉末、壬烷、纳米坡缕石粉按质量比110：70：8的比例混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有负泊松比的泡沫材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将聚丁二酸丁二醇酯粉末、溶剂、添加剂按质量比90～120：30～80：2～10的比例混合形成具有一定粘度的浆体，置于反应釜中；加热至聚合物熔点后，保温1～4小时后，所得样品置于辐照瓶中；使用氦等离子体辐照处理，氦等离子体的流强为3.0
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21
～4.5
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10
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ions/m2·
S，处理时间为4～6分钟；氦等离子体辐照处理后，将样品再次装入反应釜中，充入氩气排净空气，继续充入氩气使反应釜内压达到4～7MPa；加热反...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛兵，马文志，李芳菲，夏茂盛，雒锋，
申请(专利权)人：吉林省博砚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：