[發明專利]含納米纖維素的聚脂肪酸酯微孔發泡材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210087576.7
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102618001A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 張萍;高德;鄒萍萍
• 申請（專利權）人: 浙江大學寧波理工學院
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08L1/10;C08L1/12;C08L1/08;C08J9/12;B29C43/58;B29B7/00;B29B9/00
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 李迎春

技術領域

本發明涉及聚合物加工技術領域，具體涉及一種含納米纖維素的聚脂肪酸酯微孔發泡材料及其制備方法。

背景技術

環境友好概念的推廣促進了生物質材料、可再生資源和能源的發展。綠色可降解材料聚乳酸、聚己內酯、聚羥基烷酸酯等具有優良的生物相容性及食品安全性，并能夠完全生物降解，應用前景廣泛。

綠色材料的微孔發泡塑料不僅具有傳統發泡塑料的優點，如：質輕、沖擊強度高、比強度高、隔熱隔音性好、吸濕性能強等，而且也克服了傳統發泡塑料不可再生的不足，減少了處理過程產生的環境污染問題，同時兼具了微孔發泡塑料優異的力學性能。但是單一材料發泡體存在發泡率較低或獨立泡孔形態不好、成型較為困難以及成本較高的問題，因此，復合發泡材料是發泡塑料研究中很有前景的一個方向。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種含納米纖維素的聚脂肪酸酯微孔發泡材料，該發泡材料綠色可降解、無環境負擔、材料泡孔密度大、泡孔均勻性優異、阻隔性好、機械性能強、適于推廣。

本發明所采用的技術方案為：

一種含納米纖維素的聚脂肪酸酯微孔發泡材料，由納米纖維素或納米纖維素表面改性衍生物、聚脂肪酸酯組成，其中納米纖維素或納米纖維素表面改性衍生物的質量百分含量為0.5-20wt％，該微孔發泡材料的泡孔密度大于10⁸個/cm³。

所述納米纖維素表面改性衍生物(如式1)為甲硅烷基化納米纖維素或乙酰化納米纖維素或丙酰化納米纖維素或丙烯酰化納米纖維素或甲基丙烯酰化納米纖維素。

式1，，其中R指：

所述聚脂肪酸酯為聚乳酸或聚己內酯或聚丁二酸丁二醇酯或聚羥基烷酸酯。所述聚乳酸樹脂優選為L，D-聚乳酸或L-聚乳酸。所述聚羥基烷酸酯優選為聚3-羥基丁酸酯或聚羥基乙酸酯。

納米纖維素由含纖維素原料制得，原料中纖維素主要由植物光合作用合成，是用之不竭的可再生天然高分子。近年來，纖維素在科技、醫學、技術等領域的應用越來越受到重視。納米纖維素是指粒徑至少在一維方向上等于或小于100nm的纖維素。生物質來源與粒徑細化的特征使得納米纖維素具有優異的性能，首先，納米纖維素可在自然界中降解，其次，納米纖維素具有非常高的強度，強度系數相較于纖維素有數量級的增加，最后，納米纖維素具有巨大的比表面積，表面能和活性的增大產生了小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏觀量子隧道等效應，在物化性質方面表現優異，對材料的電學、光學、磁力學、絕緣學甚至超導性都會有明顯的改善。由此可見，納米纖維素可廣泛應用于生物、醫學、造紙工業、食品工業、復合物材料等方面。

納米纖維素是一種生物質納米粒子，與聚脂肪酸酯共混后，可以作為泡孔成核劑誘導異相成核，顯著改善材料的發泡性能，同時也能改善材料的機械性能和熱性能。檢測表明，本發明含納米纖維素的聚脂肪酸酯微孔發泡材料的泡孔密度大、泡孔均勻性優異，由該材料制成的產品阻隔性好，機械性能好。

本發明所要解決的另一技術問題是提供上述含納米纖維素的聚脂肪酸酯微孔發泡材料的制備方法，該制備方法操作方便，簡單易行，所得發泡材料綠色可降解，無環境負擔，材料泡孔密度大，泡孔均勻性優異，適于推廣。

該含納米纖維素的聚脂肪酸酯微孔發泡材料的制備方法按以下步驟進行：以有機溶劑為溶劑、納米纖維素或納米纖維素表面改性衍生物晶體和聚脂肪酸酯為溶質配制溶液，待有機溶劑蒸發后干燥混合物，排除混合物中殘留氣體，熱壓成膜，然后超臨界二氧化碳發泡。

上述有機溶劑為丙酮、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜中的一種。

上述納米纖維素或納米纖維素表面改性衍生物晶體為棒狀、球狀或橢球狀，優選為短棒狀或橢球狀。

上述納米纖維素或納米纖維素表面改性衍生物晶體長為30-2000nm，直徑為5-40nm，優選為長60-1000nm，直徑15-30nm。

上述以有機溶劑為溶劑、納米纖維素或納米纖維素表面改性衍生物晶體和聚脂肪酸酯為溶質配制溶液的方法為首先配制納米纖維素或納米纖維素表面改性衍生物的有機溶液，然后將聚脂肪酸酯置于有機溶液中，于30-50℃下磁力攪拌2-5h，至聚脂肪酸酯完全溶解，形成均勻溶液。低溫時磁力攪拌時間較長，高溫時，磁力攪拌時間適當減少。

上述有機溶劑蒸發后充分干燥的方法為真空干燥，真空干燥時間為10-15h。干燥時間增長對最終材料的性能影響不大。