本發明主要涉及多孔材料制備領域,是一種環保高效低成本可大規模制備,并可用于吸音減震、隔熱保溫、化學催化、物理吸附等領域的尼龍多孔材料的制備方法。
背景技術:
多孔材料由于其低表觀密度、孔隙率高、導熱率低、比表面積大等特性,被廣泛應用于抗震、吸音、物理吸附分離、隔熱保溫、藥物緩釋、化學催化、環境保護等領域,并受到工業和科研工作者的持續關注。
商業領域常用的多孔材料的種類有很多。其中基于聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯等高聚物發泡材料被廣泛用于制作各種多孔制品,應用在包裝、建筑、汽車輕量化等領域。這類發泡材料通常具有三維孔洞的骨架結構,多孔材料還包括具有二維纖維孔隙結構的非織造材料。非織造材料由于其疏松多孔和較多纖維界面的特點,可應用在過濾、家居裝飾、醫療衛生等領域。地毯即為生活中最常見的非織造材料之一,由于其特殊的多孔纖維網結構,除裝飾外還具有抗震、吸音、隔熱等功能。
隨著研究的深入,多孔材料的制備已經取得了很大進步,種類和性能都在不斷豐富和改善。目前前沿科研重點集中在氣凝膠、功能多孔陶瓷等領域。由于氣凝膠特有的納米多孔、三維網絡結構使氣凝膠在力學、聲學、熱學等諸方面均顯示其獨特性質。包括高孔隙率、低密度、吸音、低熱導率、低介電常數等獨特的性能。可以廣泛應用于航空航天、汽車、建筑等領域。多孔陶瓷則具有耐熱、機械性能高、硬度高、可以加工成形、成本低等優點,在能源、環保、化工等方面具有廣泛的應用前景。
上述所述多孔材料在實際生產和應用中仍或多或少存在缺陷,例如聚苯丙烯發泡材料耐熱性差,多孔陶瓷則質脆且不抗震;氣凝膠等前沿多孔材料生產工藝復雜,生產成本較高,不易形成產業化。所以科研人員不斷探究新的多孔材料的制備方法,以簡化生產工藝、降低成本,提高產品性能為目標。
本專利將采用一種新的方案制備尼龍多孔材料,可以實現尼龍多孔材料的大規模制備。在制備過程中廢水可重復利用且無有毒物質生成,具有經濟環保的特點。
技術實現要素:
針對現有產品的不足,本發明擬解決的技術問題是制備一種制作方法簡單、高效、可循環、環保、性能優異的尼龍多孔材料。
為了實現本發明的目的,發明人通過大量的實驗研究與不斷探索,最終獲得如下技術方案:
多孔材料的制備方法有以下步驟:
(1)按一定質量比例分別稱量尼龍、無水甲酸后混合,常溫下用磁力或機械攪拌器攪拌3-4小時至完全溶解。
(2)將一定質量的碳酸氫鈉或碳酸鈉與水混合,配成質量濃度為2%-8%的溶液。
(4)取尼龍/甲酸溶液放入模具中,注入nahco3或naco3水溶液,產生大量co2形成多孔材料,反應完全后取出多孔材料。
(5)用水洗凈后放入烘箱,在40-70℃度條件下干燥6-8h。
所述的尼龍是尼龍6、尼龍66或其它種類的尼龍。
所述的甲酸為無水甲酸。
所述的碳酸氫鈉和碳酸鈉為固體粉末。
所述水為自來水。
本發明的優點在于:
本發明的制備的尼龍多孔材料具備更好的三維孔洞結構,包含許多大孔和微小的孔洞,骨架結構明顯。由于其特殊的三維孔洞結構,因而其不僅具有極大的比表面積,而且材料內部含有豐富的毛細孔道。尼龍多孔材料具有保溫、隔熱、比表面積大、抗震性、吸音、耐高溫等特性,可以被用作催化劑載體、及減震緩沖器、能量吸收器、吸附劑等材料,應用領域涉及電化學、防護服、石油化工、冶金、環保建筑等領域。
(1)尼龍熔點較高,耐熱性較好,所以更適宜于制造耐熱應變制品,可以在較高溫條件下使用。
(2)由于其密度比水小,可以漂浮于廢水表面,可用來處理廢水中的污染物。
(3)材料在吸附過程中內部結構沒有遭到破壞,可以重復利用。
(4)且制作方法簡單易行、成本低廉。
(5)制作過程剩余的水可回收再利用,且無有毒物質生成。
(6)尼龍多孔材料具有良好的機械性能,可以承受較大的壓力。
(7)尼龍多孔材料的孔徑較小,可對聲波引起的空氣壓力進行分散,從而達到吸音的目的。
(8)孔洞結構中含有大量靜止空氣,使得材料具有熱傳導系數低的特性。
附圖說明
圖1是尼龍多孔材料設備圖。圖中:1-儲液罐;2-吸液管;3-控制閥門;4-模具;5-液體流量表;6-排水管;7-吸液管;8-9-排水管;10-廢液罐;11-儲液罐。圖2是尼龍多孔材料樣品圖。圖3是尼龍多孔材料掃描電鏡圖。
具體實施方式
實施例1
一種尼龍多孔材料,其特征在于它是由下述重量份(g)的原料制成的:尼龍6(pa6)16、無水甲酸84、碳酸氫鈉3、蒸餾水97
一種如權利要求2所述的尼龍多孔材料的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)按一定質量比例分別稱量尼龍6、無水甲酸后混合,常溫下用磁力攪拌器攪拌3小時至完全溶解。
(3)將一定質量的碳酸氫鈉與水混合,配成質量濃度為3%的溶液。
(4)取6ml尼龍/甲酸溶液放入容量為14ml的模具中,注入nahco3水溶液,產生大量co2形成多孔材料,反應完全后取出多孔材料。
(5)用水洗凈后放入烘箱,在60℃度條件下干燥6h。
對上述制得的尼龍多孔材料進行性能測試。導熱系數0.032w/m.k,密度0.064g/cm-3,熱分解起始點293.99℃,吸音系數55%,機械泵油吸收倍率為10.03g/g-1,形變為60%時應力為1.38mpa。
實施例2
一種尼龍多孔材料,其特征在于它是由下述重量份(g)的原料制成的:尼龍6(pa6)16、無水甲酸84、碳酸氫鈉4、蒸餾水96
一種如權利要求2所述的尼龍多孔材料的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)按一定質量比例分別稱量尼龍6、無水甲酸后混合,常溫下用磁力攪拌器攪拌3.5小時至完全溶解。
(2)將一定質量的碳酸氫鈉與水混合,配成質量濃度為4%的溶液。
(3)取7ml尼龍/甲酸溶液放入容量為14ml的模具中,注入nahco3水溶液,產生大量co2形成多孔材料,反應完全后取出多孔材料。
(5)用水洗凈后放入烘箱,在50℃度條件下7h。
對上述制得的尼龍多孔材料進行性能測試。導熱系數0.035w/m.k,密度0.079g/cm-3,熱分解起始點299.99℃,吸音系數50%,機械泵油吸收倍率為11.03g/g-1,形變為60%時應力為1.56mpa。
實施例3
一種尼龍多孔材料,其特征在于它是由下述重量份(g)的原料制成的:尼龍66(pa66)16、無水甲酸84、碳酸氫鈉4、蒸餾水96
一種如權利要求1所述的尼龍多孔材料的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)按一定質量比例分別稱量尼龍66、無水甲酸后混合,常溫下用磁力攪拌器攪拌3小時至完全溶解。
(3)將一定質量的碳酸氫鈉與水混合,配成碳酸氫鈉質量度為4%的溶液。
(4)取6ml尼龍/甲酸溶液放入容量為14ml的模具中,注入nahco3水溶液,產生大量co2形成多孔材料,反應完全后取出多孔材料。
(5)用水洗凈后放入烘箱,在65℃度條件下干燥6h。
對上述制得的尼龍多孔材料進行性能測試。導熱系數0.030w/m.k,密度0.075g/cm-3,熱分解起始點314.99℃,吸音系數60%,機械泵油吸收倍率為10.45g/g-1,形變為60%時應力為1.40mpa。
實施例4
一種尼龍多孔材料,其特征在于它是由下述重量份(g)的原料制成的:尼龍66(pa66)18、無水甲酸82、碳酸氫鈉3、蒸餾水97
一種如權利要求1所述的尼龍多孔材料的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)按一定質量比例分別稱量尼龍66、無水甲酸后混合,常溫下用磁力攪拌器攪拌3小時至完全溶解。
(3)將一定質量的碳酸氫鈉與水混合,配成質量濃度為4%的溶液。
(4)取6ml尼龍/甲酸溶液放入容量為14ml的模具中,注入nahco3水溶液,產生大量co2形成多孔材料,反應完全后取出多孔材料。
(5)用水洗凈后放入烘箱,在65℃度條件下干燥7h。
對上述制得的尼龍多孔材料進行性能測試。導熱系數0.033w/m.k,密度0.078g/cm-3,熱分解起始點314.99℃,吸音系數55%,機械泵油吸收倍率為10.76g/g-1,形變為60%時應力為1.53mpa。