本申请公开了一种聚乳酸基发泡粒子的制备方法，包括：(1)将流体饱和的聚乳酸基颗粒发泡，得到一次发泡粒子；(2)将步骤(1)中所述一次发泡粒子进行流体饱和，得到饱和的一次发泡粒子；(3)步骤(2)中所述饱和的一次发泡粒子发泡，得到所述聚乳酸基发泡粒子。本申请还提供了一种聚乳酸基发泡粒子。本申请提供的制备方法反应条件温和、对环境友好、制备得到的PLA发泡珠粒膨胀倍率高，泡孔尺寸分布均匀。
【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸基发泡粒子及其制备方法
本申请涉及一种聚乳酸基发泡粒子及其制备方法，更具体地，涉及一种高膨胀倍率聚乳酸基发泡粒子的制备方法，属于塑料发泡材料领域。
技术介绍
聚乳酸(PLA)具有“植物来源性”和“可完全生物降解性”两大优点，它是一种以乳酸为主要原料聚合得到的线性脂肪族热塑性聚酯，原料乳酸来源充分而且可以再生，是一种理想的绿色高分子材料。但是聚乳酸韧性差，结晶速率慢导致其成型周期长，能耗增加，生产成本提高，以及其熔体强度低，熔体粘度随温度变化敏感，加工窗口窄等缺点制约了PLA的应用和发展。将PLA制备成发泡材料，可以节约材料成本，使材料轻量化，并改善PLA制品冲击强度低和韧性差的缺点。目前，高压流体发泡法因具有制备工艺简单、环保，发泡产物泡孔尺寸较小，且泡孔分布均匀而受到广泛应用。物理发泡法中最简单也最常用的方法为釜压间歇法，可分为两种：第一种方法为分步升温法：在高压釜内将聚合物用低温的超临界流体饱并吸收后，通过卸压然后将样品快速升高温度进行发泡。第二种方法为快速降压法：超临界流体在高压釜对聚合物达到饱和之后，进行快速卸压，直接形成微孔。可通过控制卸压速度，卸压后的保温时间，以及饱和压力和温度来控制泡孔形态。其中，二氧化碳(CO2)流体是一种清洁、廉价环境友好的物理发泡剂，广泛用于高压流体发泡法制备PLA发泡材料。CN104140659A公开了一种PLA发泡粒子及其制备方法，该方法将无机粉体、改性PLA颗粒置于高压釜中，饱和压力为7～16MPa，饱和温度为40～80℃，恒温保压30～90min后将高压釜内聚PLA子与无机粉体快速放出到一个大气压下，并保持高压釜中压力恒定，直到高压釜内PLA珠粒与无机粉体排空。经过筛，即得PLA发泡珠粒。该方法的饱和压力高至16MPa，对设备要求高，不利于生产成本的降低。CN109825046A公开了一种生物可降解PLA发泡粒子及其制备方法，该PLA发泡粒子采用升温法经制备主要以右旋PLA作为基体材料的PLA发泡粒子，但是右旋PLA比左旋价格高，市场上商品化PLA主要是左旋PLA，不利于PLA的推广应用，且其制备的PLA珠粒膨胀倍率为2.5～36.7，制备后的PLA发泡珠粒成本仍然较高。国际专利WO2008/093284公开了PLA发泡粒子以及发泡粒子成型体的制备，该方法是以无定形PLA为发泡基材，CO2流体为发泡剂。无定形PLA较低的热变形温度限制了PLA发泡珠粒的应用范围。美国专利US0065286A1公开了PLA发泡粒子二次发泡制备的方法，但是该方法二次成型发泡过程使用化学发泡剂，在PLA发泡粒子中易残余，制备过程不环保。美国专利US0039990A1公开了PLA发泡粒子快速卸压方法制备的条件，根据线性及长支链PLA的热性能，通过调控饱和过程中的热处理温度及时间，制备得到PLA发泡珠粒。但此方法制备的PLA发泡粒子膨胀倍率最高也只约为30倍。因此，有必要提供一种高膨胀倍率PLA发泡粒子的制备方法。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种聚乳酸基发泡粒子的制备方法，该制备方法适用于左旋或右旋PLA,其反应条件温和、对环境友好、制备得到的PLA发泡珠粒膨胀倍率高，具有光洁的表面，且泡孔尺寸分布均匀。所述聚乳酸基发泡粒子的制备方法，其特征在于，包括：(1)将流体饱和的聚乳酸基颗粒发泡，得到一次发泡粒子；(2)将步骤(1)中所述一次发泡粒子进行流体饱和，得到饱和的一次发泡粒子；(3)步骤(2)中所述饱和的一次发泡粒子发泡，得到所述聚乳酸基发泡粒子。可选地，步骤(1)中所述流体饱和的聚乳酸基颗粒的气体溶解度为10～30g/kg聚乳酸基颗粒，颗粒结晶度为0～20％。可选地，步骤(1)中所述流体饱和的聚乳酸基颗粒的气体溶解度为15～30(g/kg)。可选地，步骤(1)中所述一次发泡粒子结晶度为18～28％，膨胀倍率为23～40。可选地，步骤(1)中所述流体饱和的聚乳酸基颗粒的获得方法包括：将聚乳酸基颗粒置于高压流体I中直至饱和，得到所述流体饱和的聚乳酸基颗粒；其中，所述高压流体I的压力为0.5～7.0MPa；所述饱和的时间为1h～24h；所述饱和的温度为0～40℃。可选地，所述高压流体I的压力的上限选自1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa、7MPa；所述高压流体I的压力的下限选自0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa、6.5MPa。优选地，所述高压流体I的压力为4.0～6.0MPa。可选地，步骤(1)中所述发泡的条件包括：将所述流体饱和的聚乳酸基颗粒置于热介质I中发泡；其中，所述热介质I的温度为55～130℃；所述发泡的时间为5～60s。可选地，聚乳酸基颗粒的粒径为1.0～2.0mm。可选地，聚乳酸基颗粒中聚乳酸的含量为55～100wt％；以聚乳酸基颗粒的总质量计：所述聚乳酸基颗粒中填料的添加量为0～4.0wt％；所述聚乳酸基颗粒中扩链剂的添加量为0～3.0wt％。可选地，填料的添加量的上限选自1.0wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％、4wt％；填料的添加量的下限选自0wt％、1.0wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3.0wt％、3.5wt％。可选地，扩链剂的添加量的上限选自1.0wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3.0wt％；扩链剂的添加量的下限选自0wt％、1.0wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％。可选地，所述填料选自纳米二氧化硅、蒙脱土、石墨烯、滑石粉中的至少一种；所述扩链剂包括聚合型环氧官能化扩链剂。优选地，所述扩链剂为JoncrylADR4368-C。可选地，所述聚乳酸基颗粒选自半结晶性聚乳酸、结晶性聚乳酸、非结晶性聚乳酸、聚乳酸共混物中的至少一种；其中，所述聚乳酸共混物包括丙烯睛-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸亚丙酯、聚己内酯中的至少一种与聚乳酸的共混物；所述聚乳酸共混物中聚乳酸的含量为55～99wt％。可选地，步骤(2)中所述饱和的一次发泡粒子的气体溶解度为10～30g/kg一次发泡粒子，颗粒结晶度为0～30％。可选地，步骤(2)中所述流体饱和的条件包括：将所述一次发泡粒子置于高压流体II中直至饱和，得到所述饱和的一次发泡粒子；其中，所述高压流体II的压力为0.5～5.5MPa；所述饱和的时间为0.5h～12h；所述饱和的温度为0～40℃。可选地，所述高压流体II的压力的上限选自1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa；所述高压流体I的压力的下限选自0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2M本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚乳酸基发泡粒子的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n(1)将流体饱和的聚乳酸基颗粒发泡，得到一次发泡粒子；/n(2)将步骤(1)中所述一次发泡粒子进行流体饱和，得到饱和的一次发泡粒子；/n(3)步骤(2)中所述饱和的一次发泡粒子发泡，得到所述聚乳酸基发泡粒子。/n
【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸基发泡粒子的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将流体饱和的聚乳酸基颗粒发泡，得到一次发泡粒子；
(2)将步骤(1)中所述一次发泡粒子进行流体饱和，得到饱和的一次发泡粒子；
(3)步骤(2)中所述饱和的一次发泡粒子发泡，得到所述聚乳酸基发泡粒子。
2.根据权利要求1所述的聚乳酸基发泡粒子的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述流体饱和的聚乳酸基颗粒的气体溶解度为10～30g/kg聚乳酸基颗粒，颗粒结晶度为0～20％；
优选地，步骤(1)中所述流体饱和的聚乳酸基颗粒的气体溶解度为15～30g/kg；
优选地，步骤(1)中所述一次发泡粒子结晶度为18～28％，膨胀倍率为23～40；
优选地，步骤(1)中所述流体饱和的聚乳酸基颗粒的获得方法包括：
将聚乳酸基颗粒置于高压流体I中直至饱和，得到所述流体饱和的聚乳酸基颗粒；
其中，所述高压流体I的压力为0.5～7.0MPa；
所述饱和的时间为1h～24h；
所述饱和的温度为0～40℃；
优选地，所述高压流体I的压力为4.0～6.0MPa。
3.根据权利要求1所述的聚乳酸基发泡粒子的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述发泡的条件包括：
将所述流体饱和的聚乳酸基颗粒置于热介质I中发泡；
其中，所述热介质I的温度为55～130℃；
所述发泡的时间为5～60s。
4.根据权利要求1至3任一项所述的聚乳酸基发泡粒子的制备方法，其特征在于，聚乳酸基颗粒的粒径为1.0～2.0mm；
优选地，聚乳酸基颗粒中聚乳酸的含量为55～100wt％；
以聚乳酸基颗粒的总质量计：所述聚乳酸基颗粒中填料的添加量为0～4.0wt％；所述聚乳酸基颗粒中扩链剂的添加量为0～3.0wt％。
5.根据权利要求4所述的聚乳酸基发泡粒子的制备方法，其特征在于，所述填料选自纳米二氧化硅、蒙脱土、石墨烯、滑石粉中的至少一种；
所述扩链剂包括聚合型环氧官能化扩链剂；
优选地，所述聚乳酸基颗粒选自半结晶...
【专利技术属性】
技术研发人员：任倩，郑文革，吴飞，罗海斌，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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