本发明涉及发泡材料领域，具体涉及一种超临界氮气物理发泡材料及其制备工艺和应用。
背景技术：
1、聚合物发泡材料是指以聚合物(塑料、橡胶、弹性体或天然高分子材料)为基础而内部具有无数气泡的微孔材料，也可以视为以气体为填料的复合材料。超临界发泡法是一种物理发泡成型技术，同时也是一种微孔发泡成型技术，比如在注塑、挤出成型工艺中，通入气体并且在一定的温度和压力下达到超临界状态，利用瞬间压降或者升温，形成热力学不稳定状态，达到发泡效果。公开号为cn104974424a的中国专利申请公开了一种通过挤出发泡得到开孔聚合物泡沫材料的方法，工艺复杂，通过单一共混热塑性弹性体所得开孔发泡材料的泡孔大，密度小，结构不稳定。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超临界氮气物理发泡材料及其制备工艺，具有较高的泡孔密度以及更小的泡孔尺寸，且表现出优异的力学性能。
2、为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、一种超临界氮气物理发泡材料，包括以下重量份的组分：热塑性聚氨酯弹性体20-30份、乙烯-马来酸酐共聚物2-4份和成核剂0.5-1份。
4、优选地，包括以下重量份的组分：热塑性聚氨酯弹性体30份、乙烯-马来酸酐共聚物4份和成核剂1份。
5、一种超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，包括以下步骤：
6、s1、将热塑性聚氨酯弹性体、乙烯-马来酸酐共聚物和成核剂混合均匀并挤出造粒；
7、s2、将步骤s1所得颗粒与水混合后置于高压反应釜中，向釜内通入超临界氮气流体，即得超临界氮气物理发泡材料。
8、优选地，步骤s1中所述成核剂的制备工艺具体包括：
9、s11：制备介孔纳米粒子和纤维素纳米晶体；
10、s12：将纳米碳酸钙、石墨烯水溶液、介孔纳米粒子和纤维素纳米晶体混合，搅拌24-48h，过滤，干燥，即得成核剂。
11、优选地，所述纳米碳酸钙、石墨烯水溶液、介孔纳米粒子和纤维素纳米晶体的重量份比为1:3:2:1。
12、优选地，步骤s11中所述介孔纳米粒子的制备工艺具体包括以下步骤：
13、将六水合氯化铝、去离子水与乙醇混合，于在40-50℃水浴加热，得氧化铝溶胶；
14、将正硅酸乙酯、体积分数为75％的乙醇溶液和体积分数为50％的硝酸溶液混合，ph值调节至3-4，得二氧化硅溶胶；
15、将氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶混合，搅拌12-24h，过滤，干燥，即得介孔纳米粒子。
16、优选地，所述六水合氯化铝、去离子水与乙醇的重量份比为1:15:7，所述正硅酸乙酯、体积分数为75％的乙醇溶液和体积分数为50％的硝酸溶液的重量份比为1:2:7，所述氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶的混合比例为1:1。
17、优选地，步骤s11中所述纤维素纳米晶体的制备工艺具体包括以下步骤：
18、将棉纤维与质量分数为50％的硫酸溶液按照重量份比为1:6的比例混合，在55℃条件下酸解1h，酸解得纤维素纳米晶体溶液，并在12000r/min的条件下冷冻离心10min，透析，冻干，即得纤维素纳米晶体。
19、优选地，步骤s2中所得颗粒与水混合后置于高压反应釜中，向釜内通入超临界氮气流体至高压反应釜内压力达到8-20mpa，升温至热塑性弹性体熔点以下5-15℃，热压5-8min，再于在10-15mpa压力下压至40-55℃并维持1-2h，最后泄压至常压，泄压时间3-8min，即得超临界氮气物理发泡材料。
20、一种超临界氮气物理发泡材料在航空航天、微电子、汽车工业和绝缘材料中的应用。
21、本发明纳米碳酸钙负载在载体介孔二氧化硅中，可使其均匀地分散于石墨烯和纤维素结晶体中，以复合成核剂为气泡的成核点，能够实现纳米碳酸钙的颗粒细化，减少泡孔成核的自由能垒，提高泡孔成核效率。
22、本发明成核剂能够均匀且连续的覆盖在热塑性聚氨酯弹性体表面，有效提高了热塑性聚氨酯弹性体的表面粗糙度，成核剂在热塑性聚氨酯弹性体的间隙中形成了连续的骨架结构，与热塑性聚氨酯弹性体形成了特殊结构的界面增强体，修饰后的热塑性聚氨酯弹性体比表面积有了大幅度的提高，成核数量变多，泡孔密度和数量也随之增多。
1.一种超临界氮气物理发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：热塑性聚氨酯弹性体20-30份、乙烯-马来酸酐共聚物2-4份和成核剂0.5-1份。
2.如权利要求1所述的超临界氮气物理发泡材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：热塑性聚氨酯弹性体30份、乙烯-马来酸酐共聚物4份和成核剂1份。
3.一种如权利要求1所述的超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
4.如权利要求3所述的超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，其特征在于，步骤s1中所述成核剂的制备工艺具体包括：
5.如权利要求4所述的超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，其特征在于，所述纳米碳酸钙、石墨烯水溶液、介孔纳米粒子和纤维素纳米晶体的重量份比为1:3:2:1。
6.如权利要求4所述的超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，其特征在于，步骤s11中所述介孔纳米粒子的制备工艺具体包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，其特征在于，所述六水合氯化铝、去离子水与乙醇的重量份比为1:15:7，所述正硅酸乙酯、体积分数为75%的乙醇溶液和体积分数为50%的硝酸溶液的重量份比为1:2:7，所述氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶的混合比例为1:1。
8.如权利要求4所述的超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，其特征在于，步骤s11中所述纤维素纳米晶体的制备工艺具体包括以下步骤：
9.如权利要求3所述的超临界氮气物理发泡材料的制备工艺，其特征在于，步骤s2中所得颗粒与水混合后置于高压反应釜中，向釜内通入超临界氮气流体至高压反应釜内压力达到8-20mpa，升温至热塑性弹性体熔点以下5-15℃，热压5-8min，再于在10-15mpa压力下压至40-55℃并维持1-2h，最后泄压至常压，泄压时间3-8min，即得超临界氮气物理发泡材料。
10.一种如权利要求1-2所述的超临界氮气物理发泡材料在航空航天、微电子、汽车工业和绝缘材料中的应用。