[發明專利]一種熱塑性淀粉基發泡材料及制備方法

在審

• 申請號: 201811496069.2
• 申請日: 2018-12-07
• 公開（公告）號: CN109608701A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 陳勛森;葉正濤
• 申請（專利權）人: 上海耐特復合材料制品有限公司;葉正濤
• 主分類號: C08L3/02
• 分類號: C08L3/02;C08L1/02;C08L29/04;C08L5/08;C08K5/053;C08K5/07;C08K5/05;C08J9/12
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 胡美強;劉奉麗

本發明公開了一種熱塑性淀粉基發泡材料及制備方法。包括下述步驟：①將淀粉、塑化劑和預塑化分散劑混合得淀粉混合液I；②將耐水反應劑、增強劑與淀粉混合液I混合得淀粉混合液II；③在超臨界流體處理系統中，將淀粉混合液II混合反應制得淀粉凝膠化物；④在超臨界流體處理系統中，持續通入超臨界流體至淀粉凝膠化物中，減壓冷卻即得。本發明可在超臨界二氧化碳的條件下，于淀粉凝膠化過程中加入改性劑和增強劑進行一步改性反應，可通過傳統的熱塑性加工設備即可制得耐水型淀粉基發泡材料，制備方法簡單；所得淀粉基發泡材料的發泡倍率高，泡孔密度低，在長時間放置過程中抗壓縮強度具有較高的保留率與較好的耐水性。

技術領域

本發明涉及一種熱塑性淀粉基發泡材料及制備方法。

背景技術

發泡塑料是指以塑料、橡膠、彈性體或天然高分子材料等聚合物為基體，大量氣泡(泡孔直徑小于10μm且泡孔密度大于1×10⁸cell/cm³)分散于固體聚合物中所形成的產品，其具有良好的抗沖擊韌性、耐疲勞、耐熱、低介電常數和導電性，廣泛用作吸附劑、絕緣、包裝、生物醫學和輕質耐壓抗震材料等。然而，大多數發泡塑料產品所使用的聚合物如聚苯乙烯、聚烯烴和聚氨酯等均為石油基塑料，在實際發泡應用過程中又常使用化學發泡劑或電子束加固發泡法，這些會帶來巨大的環境污染與能源持續枯竭。

為解決前述問題，近年來產學界以可生物降解材料進行發泡材料制備，以解決上述常見石油基發泡塑料材料使用上的疑慮。而目前對可生物降解發泡材料的研究則主要在聚乳酸(PLA)、淀粉與聚乳酸、聚羥基烷酸酯等可降解聚合物的共混發泡方面。如中國專利文獻CN1923890A公開了使用聚(3-羥基丁酸酯-co-4-羥基丁酸酯)(P3HB4HB)、PLA與發泡劑共混制造發泡材料；同樣，中國專利文獻CN101245175A也公開了以PLA、聚羥基烷酸酯共聚物和玉米淀粉等為主要原料制備的發泡材料，但由于上述發泡制品的強度及發泡倍率并不高，易吸水，因此使用受限。在現有公開的專利US5348983、US5378792、US5422053、CN101151310B和CN1810877B等中均公開了聚乳酸發泡材料的制備方法；CN1919926B、CN101386703B和CN107841099A等中公開了PLA/淀粉共混發泡材料的制備方法。雖然PLA是可再生及可生物降解的材料，但PLA降解要在堆肥條件下進行，降解條件較苛刻，對于人們隨意丟棄的PLA發泡材料的降解比較緩慢甚至難以降解，因而還是不能解決日漸嚴重的白色污染問題。再加上PLA類泡沫材料的發泡倍率較低，價格昂貴，工業生產成本高，難為產業廣泛采用。

自然界中來源最豐富，價廉，且容易生物降解的可再生材料則首推淀粉及植物纖維，近年來成為產學界發泡材料的重要研究和應用原料。目前，雖若干研究對價廉且可再生淀粉進行酯化、乙酰化、醚化和交聯或共混生物可降解高分子材料(如植物纖維、聚乳酸和殼聚糖等)改善純淀粉發泡產品強度與耐水性性質，但傳統方法制備的純淀粉基產品的發泡倍率仍偏低(≤10倍)且產品的強度與耐水特性仍稍顯不足。中國專利文獻CN107936437A公開了采用模壓法制得改性玉米淀粉基發泡材料，雖然具有較好的拉伸強度、抗沖擊強度及斷裂伸長率，但其發泡倍率較低，且耐濕性能亦是其另一主要缺點將使其不適用于長期荷重使用。