[發明專利]一種生物可降解聚乳酸發泡粒子及其制備方法

有效

• 申請號: 201910072903.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109825046B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 廖霞;嚴志輝;李少杰;王圭;王偉
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L67/04
• 分類號: C08L67/04;C08J9/18
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 郭萍

本發明提供了一種生物可降解聚乳酸發泡粒子，該聚乳酸發泡粒子以右旋聚乳酸作為基體材料，或者以右旋聚乳酸和左旋聚乳酸作為基體材料。該聚乳酸發泡粒子的制備方法為：(1)將右旋聚乳酸、左旋聚乳酸、增塑劑以及泡孔成核劑經混煉、擠出、拉絲、切粒制備得到聚乳酸發泡母料；(2)將聚乳酸發泡母料投入反應釜中，向反應釜中通入作為發泡劑的流體，在0～40℃、0.2～6MPa保持一段時間，然后將反應釜內的壓力降至常壓；(3)采用升溫法經過步驟(2)處理的的聚乳酸發泡母料進行發泡，即得。本發明可以提高聚乳酸發泡粒子及由聚乳酸發泡粒子制備的聚乳酸發泡制品的生物可降解性。

技術領域

本發明屬于高分子發泡材料領域，涉及一種生物可降解聚乳酸發泡粒子及其制備方法。

背景技術

聚乳酸(PLA)是一種以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物，乳酸來源充分且可再生。聚乳酸的生產過程無污染，而且產品可生物降解，可以實現在自然界中的循環，因此聚乳酸是一種理想的綠色高分子材料。常用的聚乳酸是一種半晶聚合物，結晶速率低，在實際的生產加工過程中結晶度低和韌性差的特點限制了聚乳酸的大規模應用。通過二氧化碳發泡工藝制備聚乳酸泡沫，使聚乳酸既保持生物相容性好的優點，同時可以節約材料成本，使材料輕量化。此外二氧化碳可以誘導聚乳酸結晶，提高聚乳酸的結晶速度，從而提高聚乳酸的結晶度，增強材料的耐熱性，耐溶劑性，耐水解性，改善聚乳酸制品沖擊強度低和韌性差的缺點。

通過聚合物發泡粒子粘結形成聚合物泡沫材料是目前廣泛使用的方法之一。聚合物泡沫粒子具有運輸更加便捷，成型自由度高等優點。目前商業應用最多的聚合物發泡粒子主要有發泡聚丙烯珠粒、發泡聚苯乙烯珠粒以及發泡熱塑性聚氨酯珠粒。發泡聚丙烯珠粒，因其優異的機械強度、耐熱性能、機械加工性及耐燃性而廣泛應用于各種領域。例如，汽車內飾件、包裝材料、建筑材料、隔熱材料等。發泡聚苯乙烯珠粒由于其密度小、柔軟和易加工成型，多用于建筑、包裝和裝飾材料。發泡熱塑性聚氨酯珠粒由于具備質量輕、彈性好、緩沖性等優點，廣泛應用于體育用品、鞋類工業及生活日用品。但聚丙烯、聚苯乙烯和熱塑性聚氨酯都是較難降解的材料，相比與這些材料，聚乳酸是一種完全生物可降解的材料。隨著人們環保意識的增強，具有可生物降解特性的聚乳酸泡沫材料受到越來越多的關注。

CN102127245A公開了一種生物可降解聚合物發泡粒子的制備方法，將聚乳酸或者聚乳酸與其他聚合物的共混物加工成聚合物顆粒，將聚合物顆粒與壓力為0.5～8MPa的高壓流體混合，在10～40℃飽和0.5～24h，將所得飽和的聚合物顆粒置于60～150℃的熱空氣中發泡1～300s，即得聚合物發泡粒子。其采用的聚乳酸是左旋聚乳酸，限定了聚乳酸中D型聚乳酸單體的重量百分比不超過12％，當采用聚乳酸與其他聚合物的共混物加工成聚合物顆粒時，共混物中其他聚合物的重量百分含量為1％～30％，其他聚合物為含有酯基或醚鍵的聚合物，包括聚丁二酸丁二醇酯、聚羥基脂肪酸酯、聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸戊酸共聚酯、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚己內酯、聚己二酸-對苯二酸酸-丁二醇酯等聚合物。根據其說明書的記載可知該方法中其他聚合物的選用是十分必要的，其他聚合物一方面用于提高二氧化碳在其中的溶解度，另一方面是為了克服聚乳酸熔體強度低，在升溫發泡過程容易發生泡孔合并造成開孔率過高的問題。但其他聚合物的引入有可能會給聚乳酸材料的生物降解性帶來不利影響，并且增加了成本，不利于加工。

CN104140659A公開了一種聚乳酸發泡粒子及其制備方法，將無機粉體、改性聚乳酸小粒子置于高壓釜中，在攪拌和聚乳酸熔點之下40～80℃注入7～16MPa物理發泡劑，恒溫保壓30～90min后將高壓釜內聚乳酸粒子與無機粉體快速放出到一個大氣壓下，并保持高壓釜中壓力恒定，直到高壓釜內聚乳酸粒子與無機粉體排空，過篩，即得聚乳酸發泡粒子。該方法采用的改性聚乳酸小粒子是將聚乳酸、非晶態ɑ-烯烴共聚物或石油樹脂樹脂與加工助劑經擠出切粒制得，引入非晶態ɑ-烯烴共聚物或石油樹脂樹脂的作用是降低聚乳酸熔點和促進后續聚乳酸發泡粒子容易相互粘接，但它們的引入會破壞聚乳酸材料的生物降解性。此外，該方法的飽和壓力高至16MPa，對設備要求高，不利于生產成本的降低。

發明內容