[发明专利]一种聚乳酸-四氧化三铁纳米复合发泡材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸‑四氧化三铁纳米复合发泡材料，所述发泡材料由以下重量配比的原料加热制备而成：聚乳酸100份、乳酸接枝改性纳米四氧化三铁1‑30份、发泡剂1‑10份、促进剂0.1‑3份。本发明还公开了一种聚乳酸‑四氧化三铁纳米复合发泡材料的制备方法，通过以聚乳酸为基体，微波吸收特性较好的四氧化三铁纳米粒子为微波吸收剂，并在纳米四氧化三铁的表面接枝乳酸或形成低聚物以改善纳米粒子在基体中的分散性，再用熔融共混工艺制备出聚乳酸/四氧化三铁纳米复合材料，最终可以利用微波辐照加热发泡成形得到聚乳酸‑四氧化三铁纳米复合发泡材料，并且该发泡材料同时具有良好的发泡效果和力学性能。

技术领域

本发明涉及发泡材料的技术领域，尤其涉及一种聚乳酸-四氧化三铁纳米复合发泡材料及其制备方法。

背景技术

随着环保意识的日益增强，以聚乳酸为代表的生物高分子泡沫材料的开发及应用日益受到研究者和工业领域的关注。聚乳酸具有的植物原料的可再生性和可完全生物降解的特性，且力学性能可媲美聚丙烯等通用高分子材料，其相关产品不仅广泛应用于生物医药领域，如缝合线、组织工程支架等，在日常用品及工业领域同样具有巨大的应用潜力。

目前，聚乳酸泡沫材料的制备方法主要借鉴于传统的热塑性泡沫的制备技术，包括挤出发泡、模压发泡、注塑发泡以及高压间歇发泡等，在发泡过程中通常伴随着强剪切或长时间的高温作用。然而，由于聚乳酸具有脂肪族结构，对温度和剪切非常敏感，加工温度过高或时间过长容易导致聚乳酸基体发生显著降解，严重降低材料的力学性能，往往难以获得较高力学性能的发泡产品。

作为一种新颖的加热技术，微波辐照加热技术在化学合成和高分子材料领域得到了广泛的应用，在高分子及其复合材料的合成、制备、成形、界面复合、发泡等方面具有独特的优势，尤其为发泡材料的制备提供了新的方法。目前主要应用于淀粉、热固性聚合物以及有机硅泡沫材料的制备。由于热塑性高分子材料的介电常数很低，在微波作用下无法通过分子极化生成热能，对微波几乎是“透明”的，无法直接利用微波进行加热发泡，通常需要添加一定的助剂作为微波辅助吸收剂或热传导介质。Prociak等将炭黑引入热塑性聚合物(聚丙烯和聚氨酯)中，使其能够利用微波加热发泡成形和改善其发泡效果，然而效果并不理想，主要是由于炭黑在基体中的分散不均匀所致[Prociak A,Sterzynski T,MichalowskiS,Andrzejewski J.Microwave Enhanced Foaming of Carbon Black FilledPolypropylene.Cellular Polymers,Vol.30,No.4,2011:157-169.//Prociak A,Michalowski S,Bak S.Thermoplastic polyurethane foamed under microwaveirradiation.Polimery,2012,57(11-12):786-790.]。

目前，关于利用微波辐照对聚乳酸进行加热发泡成形的研究还较少，如何将微波辐照加热技术引入聚乳酸发泡成型中，从而制备出发泡效果好、力学性能优良的聚乳酸发泡材料成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明提出了一种聚乳酸-四氧化三铁纳米复合发泡材料及其制备方法，通过以聚乳酸为基体，微波吸收特性较好的四氧化三铁纳米粒子为微波吸收剂，并在纳米四氧化三铁的表面接枝乳酸或形成低聚物以改善纳米粒子在基体中的分散性，再用熔融共混工艺制备出聚乳酸/四氧化三铁纳米复合材料，最终可以利用微波辐照加热发泡成形得到聚乳酸-四氧化三铁纳米复合发泡材料，并且该发泡材料同时具有良好的发泡效果和力学性能。

本发明提出的一种聚乳酸-四氧化三铁纳米复合发泡材料，所述发泡材料由以下重量配比的原料加热制备而成：聚乳酸100份、乳酸接枝改性纳米四氧化三铁1-30份、发泡剂1-10份、促进剂0.1-3份。