[發(fā)明專利]聚乳酸發(fā)泡材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210163071.4
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102675842A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 信春玲;何亞東;李慶春;閆寶瑞;李剛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08J9/12;B29C47/92
• 代理公司: 北京怡豐知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11293
• 代理人: 于振強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高分子發(fā)泡材料及其制備方法，尤其是一種聚乳酸發(fā)泡材料及其制備方法。

背景技術(shù)

泡沫塑料是一種性能優(yōu)越的高聚物/氣體復(fù)合材料，具有質(zhì)輕、吸收沖擊能、隔熱隔音性好等優(yōu)異性能。然而傳統(tǒng)的泡沫塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等是以不可再生石油資源為原料，并且使用后置于自然環(huán)境中幾乎不能分解，焚燒處理后又產(chǎn)生大量有毒有害物質(zhì)，造成環(huán)境污染。為解決這些問題，人們迫切需求一種既能與傳統(tǒng)泡沫塑料有相同性能并能完全生物降解的泡沫塑料。

聚乳酸是一種綜合性能優(yōu)異的生物可降解高分子材料，但由于其成本較高，最初主要開發(fā)用作醫(yī)用材料，目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)。聚乳酸的生物可降解性及優(yōu)異力學性能使其成為石油基聚合物的最有競爭力的替代品。但出于對聚乳酸成本較高的考慮，聚乳酸發(fā)泡材料更顯示出其優(yōu)越性，特別應(yīng)用在包裝材料、緩沖材料、保溫隔熱材料等方面，既能降低材料用量和成本，又能提高材料的使用性能。

盡管如此，由于商業(yè)化的聚乳酸熔體強度較低，結(jié)晶速率慢等特點，因此難以工業(yè)化制備高發(fā)泡倍率、低開孔率的聚乳酸泡沫材料。

US20110039962(申請日期2009年4月24日)公開了一種采用高分子量和高特性粘度聚乳酸擠出制備PLA泡沫的方法。該方法要求PLA樹脂的重均分子量至少為50萬，特性粘度至少1.4分升/克。盡管使用該專利技術(shù)能夠得到低密度高閉孔率聚乳酸發(fā)泡制品，但由于要求使用超高分子量聚乳酸樹脂，原料比較特殊，成本較高，不易工業(yè)化推廣應(yīng)用。

EP1528079(申請日期2003年3月11日)公開了一種聚乳酸發(fā)泡制品及其生產(chǎn)方法，采用氮氣、二氧化碳或它們的混合物作為發(fā)泡劑，采用擠出方法，通過控制熔體溫度在原料樹脂Tm-30℃～Tm+10℃范圍內(nèi)進行發(fā)泡得到聚乳酸發(fā)泡片材。該方法得到聚乳酸發(fā)泡片材的表觀密度為0.35～0.40g/cm3，泡孔尺寸在200～600微米。

CN200610117069.8(申請日2006.10.12)公開了一種吸塑用PLA泡沫塑料片材及制備方法，特征在于由擠出機直接擠出，發(fā)泡定型得到，發(fā)泡用原料包括PLA樹脂、擴鏈劑、成核劑、發(fā)泡劑、增韌劑、增強劑和抗氧劑，得到片材密度0.4～1.0g/cm3，該專利技術(shù)采用化學發(fā)泡劑進行發(fā)泡，并且加入擴鏈劑、增韌劑等添加劑，這些小分子物質(zhì)殘留會對聚乳酸發(fā)泡制備的安全性帶來影響，限制其在食品包裝方面的應(yīng)用。

此外，CN200810200437.4(申請日2008.9.25)和CN200310115826.4(申請日期2003.11.27)公開了采用模壓發(fā)泡制備聚乳酸泡沫塑料的方法，這些方法為間歇式工藝，生產(chǎn)效率低、發(fā)泡倍率也較低。

CN03160150.2(申請日期2003年9月24日)公開了一種聚乳酸的發(fā)泡方法及其發(fā)泡體，將適當比較的聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核劑、內(nèi)潤滑劑與外潤滑劑混合在一起，再將此混合物加入至傳統(tǒng)的擠出機中，采用擠出方法得到發(fā)泡制備。該方法的主要特征在于添加1-40％的脂肪族-芳香族共聚酯用以改善聚乳酸的延伸性和強度。該專利公開的脂肪族-芳香族共聚酯目前還沒有工業(yè)化生產(chǎn)，因此該技術(shù)不易實現(xiàn)，且該專利文件沒有公開泡沫制品的性能和泡孔結(jié)構(gòu)信息。

CN200510127366.6(申請日期2005.12.20)公開了一種多元組合可降解發(fā)泡塑料及其制備方法，特征在于用無機粉體、淀粉等對聚乳酸進行改性制備改性聚乳酸，添加1-20份的二氧化碳樹脂和/或脂肪族聚己內(nèi)酯、發(fā)泡劑及發(fā)泡助劑、交聯(lián)劑等，然后將擠出發(fā)泡。該發(fā)明原料成分復(fù)雜，采用化學發(fā)泡劑進行發(fā)泡，制品密度高，且含有毒有害物質(zhì)不適合用于食品包裝材料，也沒有公開泡沫材料的性能和泡孔結(jié)構(gòu)信息。

US20080262118公開了一種二氧化碳擠出發(fā)泡制備PLA泡沫的方法，采用至少含有4％的另一對映體的聚乳酸為原料，3-15％重量份的二氧化碳為發(fā)泡劑，通過擠出方法得到聚乳酸發(fā)泡片材，該方法雖然能夠得到聚乳酸泡沫，但通常泡孔尺寸較大，且容易形成開孔結(jié)構(gòu)，聚乳酸泡沫的力學性能和隔熱性能不能滿足要求。

US20110263732公開了一種PLA發(fā)泡樹脂混合物，包括PLA樹脂，其中D-構(gòu)型含量約3mol％或更低，成核劑、擴鏈劑和碳氫發(fā)泡劑。該發(fā)泡混合物制備的PLA泡沫具有改進的耐熱性和較低密度。由于該發(fā)明使用D-含量較低的PLA樹脂，其結(jié)晶度較高，且結(jié)晶速率大，造成發(fā)泡過程溫控精度高，對發(fā)泡設(shè)備具有較高要求，難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。