[發明專利]一種聚乳酸微發泡材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510234711.X
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN104910596A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 支朝暉;李炳健
• 申請（專利權）人: 常州龍駿天純環保科技有限公司;秦皇島龍駿環保實業發展有限公司
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08L67/02;C08K5/14;C08K5/134;C08K3/34;C08J9/12
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張素卿

技術領域

本發明涉及一種聚乳酸微發泡材料及其制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)擁有可生物降解和植物來源兩大優勢，且同其他普通石油基聚合物一樣可進行各種成型加工，其發泡材料可應用在緩沖包裝、絕熱、農林園藝等許多領域，應用前景廣闊，因此，研究PLA發泡材料具有很重要的意義。目前，在聚乳酸的發泡過程中仍存在較大的問題，PLA的分子支鏈數量少，熔體粘度和熔體強度低，熔體粘彈性差，而且單純的PLA熔體對溫度較敏感，熔體粘度隨溫度的升高而降低較快，所有這些因素均導致發泡時氣泡壁膜強度不足，氣泡易破裂，發泡成型困難，難以得到高倍率的發泡成型體。為提高聚合物的熔體強度，人們做了許多嘗試，結果證明，獲得改性支化結構是解決此問題的一種有效途徑。長鏈支化結構對聚合物的物理性能存在顯著的影響，甚至很小量的支化結構就會導致聚合物的熔體和溶液流變性特、熱性能、力學性能以及生物降解性能的巨大變化。考慮到聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有良好的生物降解性、機械性能及耐熱性，特別是良好的柔韌性；而過氧化二苯甲酰(BPO)熱穩定性好，作為一種自由基引發劑，高溫下可引發PLA與PBS自身或互相發生支化/交聯反應，反應生成的支化/交聯結構可對PLA分子鏈的運動造成較大的空間阻礙，從而提高復合材料的熔體粘度，另一方面改善PLA/PBS共混體系的相容性。在上述基礎上制備改性PLA發泡材料。根據發泡劑分解產生氣體的原理，可將發泡方法分為物理發泡法和化學發泡法。化學發泡法工藝復雜，生產的泡沫材料成本相對較高，然而，物理發泡法工藝簡單，比如，超臨界二氧化碳作為一種特殊的物理發泡劑，具有廉價、無毒、不燃、環境友好，比常溫高壓二氧化碳發泡所用時間少等優勢。

發明內容

本發明中采用超臨界二氧化碳發泡法制備了改性聚乳酸的發泡材料，將過氧化二苯甲酰增黏改性聚乳酸顆粒與發泡劑、泡孔成核劑混合均勻，然后發泡成型。通過改變溶脹溫度、溶脹壓力和溶脹時間來研究發泡材料的性能，可以得到具有較小表觀密度、較大泡孔密度以及泡孔形態均勻的聚乳酸微發泡材料。

本發明的技術方案如下：

一種聚乳酸微發泡材料，所用原料按質量份數組成為：

一種聚乳酸微發泡材料的制備方法，采用上述的原料，其方法的步驟如下：

(1)、將聚乳酸、抗氧劑1010于80℃下真空干燥12h，并真空冷卻，聚丁二酸丁二醇酯顆粒在普通鼓風干燥箱中60℃下干燥12h，按照上述的比例將聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、過氧化二苯甲酰及抗氧劑1010在高速共混機中混合均勻，然后利用同向雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出機螺桿溫度為120℃-190℃，螺桿轉速為150-200rpm，將制得的改性聚乳酸顆粒于50℃下真空干燥12h；

(2)、將步驟(1)所得改性聚乳酸顆粒在平板硫化儀中模壓成型，得到成型樣品；

(3)、將步驟(2)所得樣品至于超臨界二氧化碳發泡釜體中進行溶脹，控制溶脹溫度為70-110℃，溶脹壓力15-35Mpa，溶脹時間80-150min，快速卸壓，卸壓速率在8MPa以上；自然冷卻至常溫即可得到所述的聚乳酸微發泡材料。

上述步驟(2)中模壓成型溫度為160-180℃。壓力5-15MPa，保壓時間5-10min。

本發明所達到的有益效果：

本發明低溫發泡，高速卸壓，發泡工藝簡單，用時少，制備的聚乳酸微發泡材料，泡孔尺寸均勻，泡孔密度大，材料密度小。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

實施例1

原料組分為：

將PLA、抗氧劑1010于80℃下真空干燥12h，并真空冷卻，PBS顆粒在普通鼓風干燥箱中60℃下干燥12h。將PLA、PBS、BPO及抗氧劑1010在高速共混機中混合均勻。然后利用同向雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出機螺桿各段溫度分別為：120℃、155℃、160℃、165℃、175℃、165℃、160℃，螺桿轉速為160rpm。將制得的改性聚乳酸顆粒于50℃下真空干燥12h。將所得粒料在平板硫化儀中模壓成型，得到成型樣品，模壓成型溫度為160℃。壓力5MPa，保壓時間5min。所得樣品至于超臨界二氧化碳發泡釜體中進行溶脹，控制溶脹溫度為70℃，溶脹壓力15Mpa，溶脹時間80min，快速卸壓，卸壓速率為8MPa；自然冷卻至常溫即可得到所述的聚乳酸微發泡材料。

實施例2

原料組分為：