[发明专利]一种制备大尺寸规格界面阻燃聚乙烯醇泡沫材料的方法

说明书

本发明提供一种制备大尺寸规格界面阻燃聚乙烯醇泡沫材料的方法，该方法是先对聚乙烯醇进行了溶胀增塑改性，并在熔融挤出造粒过程中注入超临界二氧化碳，制备得到可发性/已发性聚乙烯醇珠粒，然后与含有阻燃剂的溶液或分散液混合均匀后添加至模具内，进行微波处理后即得界面阻燃聚乙烯醇泡沫材料。本发明通过对工艺方法进行了严格的限定，从而制备得到极限氧指数达33.7％，垂直燃烧可达UL94‑V0级别的界面阻燃聚乙烯醇泡沫材料，其阻燃性能明显优于相同阻燃剂添加量下传统工艺所制备的阻燃聚乙烯醇泡沫材料。

技术领域

本发明属于制备阻燃聚乙烯醇泡沫技术领域，尤其涉及一种制备大尺寸规格界面阻燃聚乙烯醇泡沫材料的方法，具体涉及基于微波烧结制备长或/和宽可达30x30x5cm以上规格的界面阻燃聚乙烯醇泡沫材料的方法。

背景技术

聚乙烯醇是一种水溶性高分子，具有优异的综合性能，包括良好的阻隔性能，力学性能，优异的生物相容性和可降解性能。尤其重要的是，它是一种能够由非石油路线大量制备的聚合物材料。而聚乙烯醇泡沫材料，作为一种多孔材料，以其独特的性能和优势在生物支架，伤口敷料，药物运输，包装材料等方面有着很大的应用价值。

高分子泡沫是一种高分子和气体的复合材料。由于材料内部含有无数的泡孔结构，高分子泡沫具有质轻、隔热、吸声、吸附等诸多优异性能，广泛应用于建筑、运输、包装、航空航天等诸多领域。但是由于大多高分子材料均由碳氢构成，同时内部的多孔结构、大的比表面积等原因，使得高分子泡沫材料及其制品均易燃烧，给人类财产和生命安全造成了极大的隐患，大大限制了泡沫材料的应用范围。

聚乙烯醇是一种多羟基的高分子，其具备一定的成碳性能，但是燃烧过程中，形成的碳层薄弱，不能完全阻止可燃气体和可燃物，一旦燃烧便难以停止，其泡沫材料的氧指数很低(20左右)，大大限制了其广泛应用。

阻燃高分子泡沫材料的方式一般有三种。第一种是在聚合物的聚合过程或是反应过程中即加入阻燃剂，这种方式仅限于聚氨酯和聚苯乙烯泡沫，应用范围不广。第二种是先通过共混制备阻燃的聚合物复合珠粒，然后通过物理或化学发泡制备阻燃泡沫材料，这种方式无法控制阻燃填料的均匀分布，而填料的聚集不仅会影响阻燃性能，也会影响后续的发泡行为，造成泡孔分布不均匀，发泡倍率有限。第三种方法也是最简单的一种，在可发或是已发珠粒表面包覆一层阻燃剂，再通过高压水蒸气进行粘接，实现珠粒泡沫的阻燃。但是因为高压水蒸气的温度有限，只适用于一些低熔点的聚合物，不具有普适性。

聚乙烯醇泡沫是一种水溶性的泡沫，因此不适用于常规水蒸气烧结，且聚乙烯醇熔点(226℃)与分解温度(200-250℃)十分接近，加工窗口窄，难以实现良好的熔接。

为了解决上述问题，本发明的发明人在先申请发明“制备高性能多功能聚合物泡沫材料和制品的珠粒发泡方法”(申请号：201711050013X)中，公开了一种制备高性能多功能聚合物泡沫材料及其制品的珠粒发泡方法，包括如下步骤：(1)通过超临界二氧化碳辅助挤出以及水下切粒，制备得到发泡程度可控的聚合物基泡沫珠粒，膨胀倍率1-40倍；(2)在制得的聚合物基泡沫珠粒表面通过极性溶剂增塑或喷涂包覆微波强吸收物质，利用微波选择性快速加热特点，在功率100-2000W的微波环境中加热1-600s，使珠粒表面快速升温100-400℃，实现珠粒间良好熔接。本发明公开的新型珠粒发泡技术突破了水蒸汽熔接温度低(一般为120-180℃)的局限，拓宽了珠粒发泡在聚合物材料中的应用范围，可制备大型、形状复杂的高性能多功能聚合物泡沫制品，在国民经济重要领域具有广泛应用。

但上述在先发明申请，为本发明的发明人在课题研究初期所提出的发明申请，因此并未对上述所公开制备方法所具备的功能性做出进一步的研究与公开，仅在发明内容中阐述了其相对于常规高压水蒸汽溶解工艺方式的进步，可实现高玻璃化转变、高熔点的聚合物珠粒熔接。而在其公开的具体实施方式中，多为通过对珠粒材料的选择与组合从而使得产品具备一定的功能性，局限于其熔接珠粒的功能性体现，且未进一步阐述其相对于现有技术产品的功能性进步。