[發明專利]一種PCL/PLA復合發泡吸油材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110435348.3
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113121867B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 蔣晶;曹永俊;李倩;李子輝;彭宇;李家葦;侯健華
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C08J9/12
• 分類號: C08J9/12;C08L67/04;B01D17/022
• 代理公司: 鄭州翊博專利代理事務所(普通合伙) 41155
• 代理人: 付紅莉

本發明屬于環保領域，具體公開了一種PCL/PLA復合發泡吸油材料及其制備方法，其制備方法包括如下步驟：（1）將PCL、PLA、助劑進行熔融共混，壓制成薄板；(2)將薄板置于反應釜中，加熱至40℃～50℃，待溫度恒定后通入超臨界氣體，控制壓力范圍為1600psi～2500psi，然后繼續升溫至80℃～100℃，保溫5～10min；(3)保溫后，將溫度下降至36℃～42℃，并在此溫度下飽和1h～4h；（4）飽和后，對薄板進行超聲處理；（5）超聲后，釋放出超臨界流體至反應釜內呈常壓狀態，然后將反應釜內溫度降至0～10℃；（6）降溫后，將薄板取出，經干燥制得PCL/PLA復合發泡吸油材料。本發明制備的PCL/PLA復合發泡吸油材料泡孔密度大，發泡倍率高，可生物降解，而且吸油倍率高，可重復使用。

技術領域

本發明涉及環保領域，具體涉及用于油污處理的聚合物材料加工領域，更具體涉及一種PCL/PLA復合發泡吸油材料及其制備方法。

背景技術

現代工業的迅速發展，石油及其產品得到廣泛應用，不同規模的溢油事故頻繁發生，影響海洋生物生存，破壞自然生態環境。同時，工業有機廢水和城市含油污廢水的排放量也大幅增加，大量油類污染物進入河流、海洋等水體環境，通過食物鏈形式進入人體，嚴重威脅人類健康。目前處理油品污染的主要方法有就地燃燒、使用油品分散劑或吸附劑、生物降解除污等，其中最經濟有效的方法是使用油污吸附材料。

目前商業化的吸油材料主要有三類：無機礦物類、天然有機農作物類和人工合成類。無機礦物材料多呈粉末狀，自身吸油能力有限，需要經過繁瑣的改性處理工藝來增加吸油能力，成本較高，吸油后不可燃燒，難以處理；天然有機材料(如棉花、纖維等)來源廣泛，自身親油性強，但存在即吸油又吸水的問題，影響使用效率；人工合成的高分子吸油材料目前使用較多的是聚丙烯(PP)吸油毯和聚氨酯(PU)泡沫，它們的共同特點是成本和密度低、吸油倍率高，但油水選擇性差，最主要的問題是材料在自然條件下難以降解，使用后會對環境造成二次污染，不利于重復使用和環保要求。

理想的吸油材料應具備良好的親油、疏水性，材料內部有較大的孔隙率和泡孔連通性以保證較高的吸油效率，同時材料本身有一定的彈性和機械強度以實現多次循環吸油。以聚己內酯(PCL)、聚乳酸(PLA)為代表的生物可降解聚合物分子鏈內部存在大量酯基親油基團，基于相似相溶原理，油分子可以擴散進入PCL或PLA分子鏈內部，但這種作用吸油量很有限。超臨界二氧化碳(SCCO2)發泡是一種綠色無污染的多孔材料加工技術，它不受化學發泡分解溫度的限制，整個工藝過程不會對環境產生污染。PCL、PLA材料良好的熱塑性加工性能使得通過SCCO2發泡技術制備多孔材料成為可能，通過改變不同材料組分和SCCO2工藝參數可以實現泡孔尺寸、密度、發泡倍率的調控；此外，通過與自身黏彈性差異大的第二種生物可降解材料熔融共混，可以借助發泡過程中軟、硬相彼此的相互作用實現泡孔連通，調控內部開孔率。

但單純的PCL材料結晶速率過快、熔體強度低，發泡過程中泡孔成核困難，泡孔長大過程中容易塌陷；PLA材料自身熔體黏度高，結晶性差，氣泡成核、長大所需位阻較大，不容易發泡。此外，無論PCL或PLA，單獨進行傳統微孔發泡過程中，由于成核方式主要是均相成核，泡孔間難以相互連通，嚴重制約了該類多孔材料的制備及在組織工程、油水分離等領域的應用。因此，亟需基于PCL或PLA開發一些列生物可降解材料體系，對傳統微孔發泡工藝進行改進，通過工藝參數和微觀結構調控構建出泡孔尺寸和密度可調、泡孔分布均勻、發泡倍率高且泡孔內部高度連通的微納多孔結構，既能保證材料的輕質化和疏水、親油性能，又能通過材料組分和泡孔結構調控使多孔材料具有一定彈性回復，能夠滿足多次、高效油水分離的應用目的。

此外，現有技術如公開號為CN104987523A，專利名稱為一種聚合物微發泡薄膜的制備方法，該專利采用在飽和以后直至超臨界流體釋放至常壓的整個過程中，均進行超聲處理，因超聲時間過長產生空化效應，使得泡孔生長過程中造成泡孔坍塌，使得制得的薄膜材料力學強度較低，無法多次循環使用；另外，該專利方法僅僅是用于對聚合物薄膜的內部進行發泡，不能使得聚合物薄膜的表面產生泡孔，且內部泡孔之間相對獨立，連通性差，無法實現快速、高效的吸油。