本发明专利技术涉及一种发泡PGA及其制备方法、系统与应用，制备方法包括以下步骤：(1)使聚乙醇酸在温度为230～270℃、绝压0.1kPa～2kPa的条件下进行热解反应，当所述聚乙醇酸的反应转化率达到预设值时结束反应，得到熔体物料，所述预设值小于60％；(2)使熔体物料以2～10℃/min的降温速率降温，得到固体发泡材料。与现有技术相比，本发明专利技术使聚乙醇酸进行部分热解反应，将剩余的熔体物料进行规律降温可得到具有微孔洞的发泡材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可降解发泡材料，尤其是涉及一种发泡pga及其制备方法、系统与应用。
技术介绍
1、发泡材料是一类以轻质、低密度、多孔隙为结构特征的材料，具有优异的缓冲性、保温隔热性、阻燃性等特性，现已广泛应用于电子行业、家电包装、汽车、体育用品等领域。传统的发泡材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料，使用后所采用的焚烧或填埋的处理方式会造成严重的环境污染、资源浪费问题。
2、开发生物可降解发泡材料，是解决“白色污染”的重要途径，目前常见的可降解材料主要是脂肪族聚酯，包括聚乳酸(pla)、聚羟基脂肪酸酯(pha)、聚苯酯(phb)和聚乙醇酸(pga)。目前，生物可降解发泡材料通过物理或化学发泡制得，物理发泡的方法主要包括超临界二氧化碳发泡法，对设备的要求较高且工艺成本较高；化学发泡方法则主要是通过添加发泡剂，残留的化学物质易产生二次污染。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了提供一种发泡pga及其制备方法、系统与应用，成本低，且可减少二次污染。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种发泡pga的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)使聚乙醇酸在温度为230～270℃、绝压0.1kpa～2kpa的条件下进行部分热解反应，得到熔体物料；
4、(2)使熔体物料以2～10℃/min的降温速率降至室温，得到固体发泡材料。
5、优选地，步骤(1)原料聚乙醇酸的重均分子量在10000-50000g/mol。
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p>6、优选地，步骤(1)当所述聚乙醇酸的反应转化率达到预设值时结束反应，得到熔体物料，所述预设值小于60％。7、进一步优选地，所述预设值为20％～40％。
8、优选地，步骤(1)之后，方法还包括1b)使剩余聚乙醇酸在温度为200～230℃、常压的条件下继续进行热解反应，反应时间0.1～1h，得到熔体物料。
9、进一步优选地，步骤(1)在真空反应釜中进行，步骤1b)在常压反应釜中进行，当所述聚乙醇酸的反应转化率达到预设值时将剩余聚乙醇酸从真空反应釜排出，进入常压反应釜中，在常压反应釜中进一步热解。随着反应的进行，聚乙醇酸热解速度加快，当在真空反应釜中反应进行到一定程度后，小分子物质的生成速率过快，容易造成未定型的气泡孔坍塌，并难以形成新的气泡孔，因此，将剩余聚乙醇酸从真空反应釜排出，进入常压反应釜中，在常压反应釜中进一步热解。乙交酯在常压下沸点为330℃，在该热解阶段，热解生成并气化的小分子物质主要以水、碳氧化物为主，热解时熔体内持续有少量气体产生，但聚乙醇酸转化率不会有明显提升。
10、更进一步优选地，所述真空反应釜、常压反应釜均选自立式搅拌釜或者卧式搅拌釜，真空反应釜、常压反应釜内熔体物料的粘度在300～10000厘泊，转速3-15转/分钟。
11、优选地，步骤(1)在催化剂的存在下进行。
12、进一步优选地，所述催化剂为稀土金属催化剂。
13、更进一步优选地，所述催化剂选自镧(la)、铈(ce)、钪(sc)或其组合的金属氧化物、稀土金属无机盐或稀土金属络合物。通过催化剂的催化作用加速聚乙醇酸热解生成乙交酯、h2o、co、co2等小分子物质，上述小分子物质在熔体内形成气泡，进一步挥发气化形成气泡孔；反应结束后，将熔体物料导出，熔体内的气泡孔在后续降温凝固过程中保留形成均匀的微孔洞。
14、进一步优选地，所述催化剂用量为聚乙醇酸的0.001～5wt％。
15、优选地，步骤(1)中，收集聚乙醇酸在热解过程中生成的气相物料。具体地，将聚乙醇酸在真空下热解过程中生成的气相物料导入冷凝单元进行冷凝、收集，得到粗乙交酯。
16、优选地，步骤(2)降温过程中控制熔体物料的厚度在1～5cm。使得整体的降温速度趋向均一，若厚度太厚，物料的表面先凝固，中间还是熔体，容易形成较大的空洞。
17、优选地，步骤(2)在熔体物料未固化前，熔体物料的降温速率在5～8℃/min。
18、一种上述发泡pga的制备方法采用的系统，所述系统包括沿物料输送方向依次设置的反应设备和连续冷却设备，聚乙醇酸的热解反应在反应设备中进行，得到熔体物料，熔体物料的降温在连续冷却设备中进行。
19、优选地，所述反应设备为连续反应设备，热解反应在连续反应设备中进行，即反应结束后，将熔体物料导入下一处理设备，在连续反应设备中加入下一批物料继续进行热解反应。
20、更进一步优选地，所述连续反应设备包括依次设置的真空反应釜和常压反应釜。
21、优选地，所述连续冷却设备包括多条并行的传送带，每一传送带的输入端旁设置有挡料块，每一传送带的输入端上方设有物料厚度均化装置和进料口，熔体物料在连续冷却设备内的传送带上降温，通过调节物料厚度均化装置与传送带表面的距离控制熔体物料在传送带上的厚度。
22、具体地，反应设备输出的熔体物料经各进料口输送至各传动带上，传动带的输入端底部旁侧固定的挡料块可避免熔体物料从旁侧泄露。
23、进一步优选地，所述连续冷却设备采用风冷型冷却方式，还包括风冷机组，冷风通过冷风管道进入到设备内部，对传送带表面的物料进行降温。
24、进一步优选地，所述传送带的侧边沿物料输送方向间隔设有若干个红外测温仪，红外测温仪的测温端朝向传送带表面。相邻红外测温仪之间为一段，各段降温速率＝相邻两个红外测温仪测温之间的温度差/时间差，各段降温速率在2～10℃/min，时间差根据相邻两个红外测温仪之间的距离与传送带速度之比计算得到。
25、更进一步优选地，在传送带的中部、末端(即输出端)均设置有红外测温仪，其中，末端检测的温度即为固体发泡材料的出料温度，出料温度优选在80℃以下(例如，60℃)。通过控制固体发泡材料从连续冷却设备输出时的温度，减少生产过程中的安全隐患。
26、更进一步优选地，在传送带的前端也设置有红外测温仪，前端检测的温度即为熔体物料在连续冷却设备内的起始温度。
27、本专利技术中，熔体物料在连续冷却设备内逐渐冷却形成固体发泡材料，降温速率保持在2～10℃/min，优选地，在熔体物料未固化前，熔体物料的降温速率在5～8℃/min，若降温速率过快，熔体物料内的气泡孔在熔体物料快速凝固过程中易坍塌，若降温速率过慢，在初始冷却阶段，熔体物料具有一定的流动性，无法快速预成型，物料表面先凝固，中间熔体在延后凝固的过程中容易形成较大的空洞。
28、优选地，所述系统还包括设置在连续冷却设备之后的牵引机组和切割单元。在牵引机组的牵引下，固体发泡材料在行进过程中可进一步降温至室温附近(例如，30℃)。牵引机构可采用常规的上下对称设置的皮带传送机，切割单元可采用常规的切割刀。
29、优选地，所述系统还包括冷凝单元，用于收集聚乙醇酸在真空下热解过程中生成的气相物料。
30、进一步优选地，所述冷凝单元包括依次设置的热水换热器和冷水冷凝本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种发泡PGA的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的发泡PGA的制备方法，其特征在于，步骤(1)之后，方法还包括1b)使剩余聚乙醇酸在温度为200～230℃、常压的条件下继续进行热解反应，反应时间0.1～1h，得到熔体物料。
3.根据权利要求2所述的发泡PGA的制备方法，其特征在于，步骤(1)在真空反应釜中、在催化剂的存在下进行，步骤1b)在常压反应釜中进行，当所述聚乙醇酸的反应转化率达到预设值时将剩余聚乙醇酸从真空反应釜排出，进入常压反应釜中，在常压反应釜中进一步热解。
4.根据权利要求3所述的发泡PGA的制备方法，其特征在于，所述真空反应釜、常压反应釜均选自立式搅拌釜或者卧式搅拌釜，真空反应釜、常压反应釜内熔体物料的粘度在300～10000厘泊，转速3-15转/分钟。
5.根据权利要求1所述的发泡PGA的制备方法，其特征在于，步骤(2)降温过程中控制熔体物料的厚度在1～5cm，在熔体物料未固化前，控制熔体物料的降温速率在5～8℃/min。
6.根据权利要求1～5任一项所述的发泡PGA的制备方法，其特征在于，所述预设值在20％～40％，步骤(1)还包括：收集聚乙醇酸在热解过程中生成的气相物料，得到粗乙交酯。
7.一种权利要求1～6任一项所述的制备方法采用的系统，其特征在于，所述系统包括沿物料输送方向依次设置的反应设备、连续冷却设备、牵引机组和切割单元；
8.根据权利要求7所述的制备方法采用的系统，其特征在于，所述反应设备包括真空反应釜、常压反应釜；
9.一种发泡PGA，其特征在于，采用权利要求1～6任一项所述的制备方法制备得到。
10.一种权利要求9所述的发泡PGA在包装、可降解保温材料或可降解阻燃材料领域的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种发泡pga的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的发泡pga的制备方法，其特征在于，步骤(1)之后，方法还包括1b)使剩余聚乙醇酸在温度为200～230℃、常压的条件下继续进行热解反应，反应时间0.1～1h，得到熔体物料。
3.根据权利要求2所述的发泡pga的制备方法，其特征在于，步骤(1)在真空反应釜中、在催化剂的存在下进行，步骤1b)在常压反应釜中进行，当所述聚乙醇酸的反应转化率达到预设值时将剩余聚乙醇酸从真空反应釜排出，进入常压反应釜中，在常压反应釜中进一步热解。
4.根据权利要求3所述的发泡pga的制备方法，其特征在于，所述真空反应釜、常压反应釜均选自立式搅拌釜或者卧式搅拌釜，真空反应釜、常压反应釜内熔体物料的粘度在300～10000厘泊，转速3-15转/分钟。
5.根据权利要求1所述的发泡p...
【专利技术属性】
技术研发人员：何佳欢，
申请(专利权)人：上海浦景化工技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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