[发明专利]可生物降解聚丁二酸丁二醇酯发泡材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚丁二酸丁二醇酯(PBS)发泡材料的制备方法，具体涉及一种采用传统化学发泡法通过配方和工艺条件的控制制备可生物降解且综合性能优开的PBS发泡材料的方法。本发明属于聚合物加工技术领域。

背景技术

高分子材料的废弃物给环境带来的负面影响已经日益引起人们的广泛关注，解决日益严重的“白色污染”问题已成为人们普遍关注的焦点。因此，现在国内外降解塑料的研制开发工作非常活跃，并已有部分开始了工业化生产，发展相当迅速。生物降解塑料既能在使用时发挥塑料本身的优良性能，义具有用后废弃不给环境带来污染，能被各种生物(酶)迅速分解的特征。因此大力开发和推广可生物降解高分子材料，才是治标和治本的方法，也符合当今高分子材料绿色化的潮流。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是可完全生物降解聚合物，由丁二酸和丁二醇经缩聚制得，它可以在细菌或酶的作用下最终降解成为二氧化碳和水等物质，对环境无害。而且由于合成所用原料相对易得，合成工艺相对微生物发酵法等也要简便，所以在成本上有明显的优势。PBS在常温下性能稳定，但在高温或富氧及微生物的作用下会自动降解，最终生成二氧化碳和水。不仅如此，聚丁二酸丁二醇酯的熔点较高，性能良好，有希望取代通用聚乙烯或聚丙烯而进入通用塑料领域，可缓解传统塑料使用引起的环境污染问题。

泡沫塑料的应用在工业和日常生活中非常广泛，常见的泡沫材料种类主要有聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、乙丙橡胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物等。以聚丁二酸丁二醇酯等生物全降解高分子材料制备发泡材料及其制品，并以其取代不可降解的聚苯乙烯等传统化工热塑性塑料的发泡材料及其制品具有非常的现实意义。目前，对于PBS泡沫材料的开发在国内外基本上处于起步阶段，较少有文章和专利的介绍，如将PBS作为共混物改性二氧化碳-环氧丙烷(PPC)(专利CN101045814A)；采用过氧化物交联PBS，添加多官能团单体提高PBS交联效率的方法(专利CN101029167A)，但都没有提及制备PBS发泡材料。Sang-Kyun Lim等报道了加入两种不同的开氰酸酯增加PBS基体粘度从而制备发泡材料的方法(Macromolecular Research，Vol.16，No.3，pp 218-2232008)，但该方法较为繁复，发泡材料密度不可控，且交联剂毒性大，不可取。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可生物降解聚丁二酸丁二醇酯发泡材料的制备方法，可直接采用传统化学发泡工艺，无需添加任何特殊设备，制备的发泡材料泡孔分布均匀、密度可控、耐热性好、有较好的机械性能，且可完全生物降解。

为实现这样的目的，本发明对传统化学发泡法进行了配方和工艺条件的改进和控制。如果单纯用PBS和发泡剂进行发泡，由于PBS的熔体粘度和熔体强度低，而难于得到发泡材料。故本发明采用的原料除了PBS和发泡剂外，还通过加入交联剂、交联助剂、发泡助剂、增粘剂、抗氧剂、泡孔稳定剂、增塑剂和脱模剂来改变PBS的熔体性质和调节发泡剂的分解温度。先将PBS、发泡剂、交联剂及其各种原料在高速搅拌机上混合均匀，然后在混炼机上塑化得到粒料或片材，再进行化学发泡，最终制备出PBS发泡材料，可替代聚苯乙烯硬质泡沫，广泛用于各类食品包装、医药、医疗器械或包装制造业等领域。

本发明的方法具体为：按重量计，原料组分为：60-95份聚丁二酸丁二醇酯、0.1-15份交联剂、0.05-10份交联助剂、1-30份发泡剂、0.1-20份发泡助剂、0.05-5份增粘剂、0.02-2份抗氧剂、0.1-3份泡孔稳定剂、0-10份增塑剂和0-5份脱模剂，各成分的总和为100份。首先将各组分在高速搅拌机中室温-70℃混合5-30分钟，转速500-5000转/分钟，物料冷却后，在真空烘箱中60-100℃干燥5-30小时，得到初混物，在70-120℃的混合设备中进行塑化混合，然后在150-200℃进行化学发泡，时间为5-60分钟，制得PBS发泡材料。

本发明所述的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是丁二酸和丁二醇的缩聚物，分子量范围15000-500000g/mol。