[发明专利]一种聚乳酸微发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乳酸微发泡材料及其制备方法。

背景技术

聚乳酸(PLA)拥有可生物降解和植物来源两大优势，且同其他普通石油基聚合物一样可进行各种成型加工，其发泡材料可应用在缓冲包装、绝热、农林园艺等许多领域，应用前景广阔，因此，研究PLA发泡材料具有很重要的意义。目前，在聚乳酸的发泡过程中仍存在较大的问题，PLA的分子支链数量少，熔体粘度和熔体强度低，熔体粘弹性差，而且单纯的PLA熔体对温度较敏感，熔体粘度随温度的升高而降低较快，所有这些因素均导致发泡时气泡壁膜强度不足，气泡易破裂，发泡成型困难，难以得到高倍率的发泡成型体。为提高聚合物的熔体强度，人们做了许多尝试，结果证明，获得改性支化结构是解决此问题的一种有效途径。长链支化结构对聚合物的物理性能存在显著的影响，甚至很小量的支化结构就会导致聚合物的熔体和溶液流变性特、热性能、力学性能以及生物降解性能的巨大变化。考虑到聚丁二酸丁二醇酯(PBS)具有良好的生物降解性、机械性能及耐热性，特别是良好的柔韧性；而过氧化二苯甲酰(BPO)热稳定性好，作为一种自由基引发剂，高温下可引发PLA与PBS自身或互相发生支化/交联反应，反应生成的支化/交联结构可对PLA分子链的运动造成较大的空间阻碍，从而提高复合材料的熔体粘度，另一方面改善PLA/PBS共混体系的相容性。在上述基础上制备改性PLA发泡材料。根据发泡剂分解产生气体的原理，可将发泡方法分为物理发泡法和化学发泡法。化学发泡法工艺复杂，生产的泡沫材料成本相对较高，然而，物理发泡法工艺简单，比如，超临界二氧化碳作为一种特殊的物理发泡剂，具有廉价、无毒、不燃、环境友好，比常温高压二氧化碳发泡所用时间少等优势。

发明内容

本发明中采用超临界二氧化碳发泡法制备了改性聚乳酸的发泡材料，将过氧化二苯甲酰增黏改性聚乳酸颗粒与发泡剂、泡孔成核剂混合均匀，然后发泡成型。通过改变溶胀温度、溶胀压力和溶胀时间来研究发泡材料的性能，可以得到具有较小表观密度、较大泡孔密度以及泡孔形态均匀的聚乳酸微发泡材料。

本发明的技术方案如下：

一种聚乳酸微发泡材料，所用原料按质量份数组成为：

一种聚乳酸微发泡材料的制备方法，采用上述的原料，其方法的步骤如下：

(1)、将聚乳酸、抗氧剂1010于80℃下真空干燥12h，并真空冷却，聚丁二酸丁二醇酯颗粒在普通鼓风干燥箱中60℃下干燥12h，按照上述的比例将聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、过氧化二苯甲酰及抗氧剂1010在高速共混机中混合均匀，然后利用同向双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机螺杆温度为120℃-190℃，螺杆转速为150-200rpm，将制得的改性聚乳酸颗粒于50℃下真空干燥12h；

(2)、将步骤(1)所得改性聚乳酸颗粒在平板硫化仪中模压成型，得到成型样品；

(3)、将步骤(2)所得样品至于超临界二氧化碳发泡釜体中进行溶胀，控制溶胀温度为70-110℃，溶胀压力15-35Mpa，溶胀时间80-150min，快速卸压，卸压速率在8MPa以上；自然冷却至常温即可得到所述的聚乳酸微发泡材料。

上述步骤(2)中模压成型温度为160-180℃。压力5-15MPa，保压时间5-10min。

本发明所达到的有益效果：

本发明低温发泡，高速卸压，发泡工艺简单，用时少，制备的聚乳酸微发泡材料，泡孔尺寸均匀，泡孔密度大，材料密度小。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

原料组分为：

将PLA、抗氧剂1010于80℃下真空干燥12h，并真空冷却，PBS颗粒在普通鼓风干燥箱中60℃下干燥12h。将PLA、PBS、BPO及抗氧剂1010在高速共混机中混合均匀。然后利用同向双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机螺杆各段温度分别为：120℃、155℃、160℃、165℃、175℃、165℃、160℃，螺杆转速为160rpm。将制得的改性聚乳酸颗粒于50℃下真空干燥12h。将所得粒料在平板硫化仪中模压成型，得到成型样品，模压成型温度为160℃。压力5MPa，保压时间5min。所得样品至于超临界二氧化碳发泡釜体中进行溶胀，控制溶胀温度为70℃，溶胀压力15Mpa，溶胀时间80min，快速卸压，卸压速率为8MPa；自然冷却至常温即可得到所述的聚乳酸微发泡材料。

实施例2

原料组分为：