[发明专利]一种PCL/PLA复合发泡吸油材料及其制备方法

说明书

本发明属于环保领域，具体公开了一种PCL/PLA复合发泡吸油材料及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：（1）将PCL、PLA、助剂进行熔融共混，压制成薄板；(2)将薄板置于反应釜中，加热至40℃～50℃，待温度恒定后通入超临界气体，控制压力范围为1600psi～2500psi，然后继续升温至80℃～100℃，保温5～10min；(3)保温后，将温度下降至36℃～42℃，并在此温度下饱和1h～4h；（4）饱和后，对薄板进行超声处理；（5）超声后，释放出超临界流体至反应釜内呈常压状态，然后将反应釜内温度降至0～10℃；（6）降温后，将薄板取出，经干燥制得PCL/PLA复合发泡吸油材料。本发明制备的PCL/PLA复合发泡吸油材料泡孔密度大，发泡倍率高，可生物降解，而且吸油倍率高，可重复使用。

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及用于油污处理的聚合物材料加工领域，更具体涉及一种PCL/PLA复合发泡吸油材料及其制备方法。

背景技术

现代工业的迅速发展，石油及其产品得到广泛应用，不同规模的溢油事故频繁发生，影响海洋生物生存，破坏自然生态环境。同时，工业有机废水和城市含油污废水的排放量也大幅增加，大量油类污染物进入河流、海洋等水体环境，通过食物链形式进入人体，严重威胁人类健康。目前处理油品污染的主要方法有就地燃烧、使用油品分散剂或吸附剂、生物降解除污等，其中最经济有效的方法是使用油污吸附材料。

目前商业化的吸油材料主要有三类：无机矿物类、天然有机农作物类和人工合成类。无机矿物材料多呈粉末状，自身吸油能力有限，需要经过繁琐的改性处理工艺来增加吸油能力，成本较高，吸油后不可燃烧，难以处理；天然有机材料(如棉花、纤维等)来源广泛，自身亲油性强，但存在即吸油又吸水的问题，影响使用效率；人工合成的高分子吸油材料目前使用较多的是聚丙烯(PP)吸油毯和聚氨酯(PU)泡沫，它们的共同特点是成本和密度低、吸油倍率高，但油水选择性差，最主要的问题是材料在自然条件下难以降解，使用后会对环境造成二次污染，不利于重复使用和环保要求。

理想的吸油材料应具备良好的亲油、疏水性，材料内部有较大的孔隙率和泡孔连通性以保证较高的吸油效率，同时材料本身有一定的弹性和机械强度以实现多次循环吸油。以聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)为代表的生物可降解聚合物分子链内部存在大量酯基亲油基团，基于相似相溶原理，油分子可以扩散进入PCL或PLA分子链内部，但这种作用吸油量很有限。超临界二氧化碳(SCCO2)发泡是一种绿色无污染的多孔材料加工技术，它不受化学发泡分解温度的限制，整个工艺过程不会对环境产生污染。PCL、PLA材料良好的热塑性加工性能使得通过SCCO2发泡技术制备多孔材料成为可能，通过改变不同材料组分和SCCO2工艺参数可以实现泡孔尺寸、密度、发泡倍率的调控；此外，通过与自身黏弹性差异大的第二种生物可降解材料熔融共混，可以借助发泡过程中软、硬相彼此的相互作用实现泡孔连通，调控内部开孔率。

但单纯的PCL材料结晶速率过快、熔体强度低，发泡过程中泡孔成核困难，泡孔长大过程中容易塌陷；PLA材料自身熔体黏度高，结晶性差，气泡成核、长大所需位阻较大，不容易发泡。此外，无论PCL或PLA，单独进行传统微孔发泡过程中，由于成核方式主要是均相成核，泡孔间难以相互连通，严重制约了该类多孔材料的制备及在组织工程、油水分离等领域的应用。因此，亟需基于PCL或PLA开发一些列生物可降解材料体系，对传统微孔发泡工艺进行改进，通过工艺参数和微观结构调控构建出泡孔尺寸和密度可调、泡孔分布均匀、发泡倍率高且泡孔内部高度连通的微纳多孔结构，既能保证材料的轻质化和疏水、亲油性能，又能通过材料组分和泡孔结构调控使多孔材料具有一定弹性回复，能够满足多次、高效油水分离的应用目的。

此外，现有技术如公开号为CN104987523A，专利名称为一种聚合物微发泡薄膜的制备方法，该专利采用在饱和以后直至超临界流体释放至常压的整个过程中，均进行超声处理，因超声时间过长产生空化效应，使得泡孔生长过程中造成泡孔坍塌，使得制得的薄膜材料力学强度较低，无法多次循环使用；另外，该专利方法仅仅是用于对聚合物薄膜的内部进行发泡，不能使得聚合物薄膜的表面产生泡孔，且内部泡孔之间相对独立，连通性差，无法实现快速、高效的吸油。