本发明专利技术涉及一种聚乳酸发泡材料及其制备方法，其解决了现有产品中存在的泡孔尺寸大且不均匀、开孔率高的技术问题，其使用挤出发泡方法制得，原料包括：聚乳酸，至少一种可生物降解聚酯选自聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基丁酸酯、聚己内酯以及它们的共聚物或共混物，物理发泡剂和至少一种发泡用加工助剂；微孔发泡片材的表观密度0.05～0.5g/cm3，平均泡孔直径不大于100微米，开孔率不大于10％。本发明专利技术主要应用在食品包装、汽车工业等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种高分子发泡材料及其制备方法，尤其是ー种。
技术介绍
泡沫塑料是ー种性能优越的高聚物/气体复合材料，具有质轻、吸收冲击能、隔热隔音性好等优异性能。然而传统的泡沫塑料如聚こ烯、聚丙烯、聚苯こ烯等是以不可再生石油资源为原料，并且使用后置于自然环境中几乎不能分解，焚烧处理后又产生大量有毒有害物质，造成环境污染。为解决这些问题，人们迫切需求ー种既能与传统泡沫塑料有相同性能井能完全生物降解的泡沫塑料。 聚乳酸是ー种综合性能优异的生物可降解高分子材料，但由于其成本较高，最初主要开发用作医用材料，目前已经商业化生产。聚乳酸的生物可降解性及优异力学性能使其成为石油基聚合物的最有竞争カ的替代品。但出于对聚乳酸成本较高的考虑，聚乳酸发泡材料更显示出其优越性，特别应用在包装材料、缓冲材料、保温隔热材料等方面，既能降低材料用量和成本，又能提高材料的使用性能。尽管如此，由于商业化的聚乳酸熔体强度较低，结晶速率慢等特点，因此难以エ业化制备高发泡倍率、低开孔率的聚乳酸泡沫材料。US20110039962(申请日期2009年4月24日)公开了ー种采用高分子量和高特性粘度聚乳酸挤出制备PLA泡沫的方法。该方法要求PLA树脂的重均分子量至少为50万，特性粘度至少I. 4分升/克。尽管使用该专利技术能够得到低密度高闭孔率聚乳酸发泡制品，但由于要求使用超高分子量聚乳酸树脂，原料比较特殊，成本较高，不易エ业化推广应用。EP1528079(申请日期2003年3月11日)公开了ー种聚乳酸发泡制品及其生产方法，采用氮气、ニ氧化碳或它们的混合物作为发泡剂，采用挤出方法，通过控制熔体温度在原料树脂Tm-3(TC Tm+10°C范围内进行发泡得到聚乳酸发泡片材。该方法得到聚乳酸发泡片材的表观密度为O. 35 O. 40g/cm3，泡孔尺寸在200 600微米。CN200610117069. 8(申请日2006. 10. 12)公开了ー种吸塑用PLA泡沫塑料片材及制备方法，特征在于由挤出机直接挤出，发泡定型得到，发泡用原料包括PLA树脂、扩链剂、成核剂、发泡剂、增韧剂、增强剂和抗氧剂，得到片材密度O. 4 I. 0g/cm3，该专利技术采用化学发泡剂进行发泡，并且加入扩链剂、增韧剂等添加剤，这些小分子物质残留会对聚乳酸发泡制备的安全性带来影响，限制其在食品包装方面的应用。此外，CN200810200437.4(申请日 2008. 9. 25)和 CN200310115826. 4(申请日期2003. 11.27)公开了采用模压发泡制备聚乳酸泡沫塑料的方法，这些方法为间歇式エ艺，生产效率低、发泡倍率也较低。CN03160150. 2(申请日期2003年9月24日)公开了ー种聚乳酸的发泡方法及其发泡体，将适当比较的聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核剂、内润滑剂与外润滑剂混合在一起，再将此混合物加入至传统的挤出机中，采用挤出方法得到发泡制备。该方法的主要特征在于添加1-40%的脂肪族-芳香族共聚酯用以改善聚乳酸的延伸性和強度。该专利公开的脂肪族-芳香族共聚酯目前还没有エ业化生产，因此该技术不易实现，且该专利文件没有公开泡沫制品的性能和泡孔结构信息。CN200510127366. 6(申请日期2005. 12. 20)公开了ー种多元组合可降解发泡塑料及其制备方法，特征在于用无机粉体、淀粉等对聚乳酸进行改性制备改性聚乳酸，添加1-20份的ニ氧化碳树脂和/或脂肪族聚己内酷、发泡剂及发泡助剂、交联剂等，然后将挤出发泡。该专利技术原料成分复杂，采用化学发泡剂进行发泡，制品密度高，且含有毒有害物质不适合用于食品包装材料，也没有公开泡沫材料的性能和泡孔结构信息。US20080262118公开了ー种ニ氧化碳挤出发泡制备PLA泡沫的方法，采用至少含有4%的另ー对映体的聚乳酸为原料，3-15%重量份的ニ氧化碳为发泡剂，通过挤出方法得到聚乳酸发泡片材，该方法虽然能够得到聚乳酸泡沫，但通常泡孔尺寸较大，且容易形成开孔结构，聚乳酸泡沫的力学性能和隔热性能不能满足要求。 US20110263732公开了ー种PLA发泡树脂混合物，包括PLA树脂，其中D-构型含量约3mol %或更低，成核剂、扩链剂和碳氢发泡剂。该发泡混合物制备的PLA泡沫具有改进的耐热性和较低密度。由于该专利技术使用D-含量较低的PLA树脂，其结晶度较高，且结晶速率大，造成发泡过程温控精度高，对发泡设备具有较高要求，难以实现エ业化生产。CN200680034962. 2(申请日2006. 10. 27)公开了ー种生物降解性树脂泡沫片，采用树脂组合物中含有蜡或聚烯烃，用以提高发泡片材的水蒸气透过性。以上现有技术虽然能够改善聚乳酸的发泡性能，用于制备聚乳酸发泡制品，但很少涉及聚乳酸泡沫制品的泡孔结构，如泡孔尺寸、开孔率。而泡沫材料的泡孔结构对材料的強度和隔热性有较大影响。泡孔尺寸小，且泡孔均匀，发泡倍率高的微孔发泡制品，不仅能够降低聚乳酸制品的密度，且该材料还具有较高的強度、刚度和冲击性能。闭孔率高且泡孔尺寸小有利于提高泡沫材料的隔热性和缓冲性能。现有技术中，微孔发泡聚乳酸制品主要通过间歇エ艺制备，制备过程中需要有较高的压カ和大于12小时的饱和时间，生产周期长，且为间歇式作业，不具有エ业化生产意义。此外，也有学者研究采用连续挤出方法制备微孔PLA制品，主要技术措施是降低发泡温度，提高聚乳酸熔体强度和发泡过程的机头压力，为了得到微孔发泡材料，一般需要控制机头压カ超过12MPa。
技术实现思路
本专利技术就是为了克服现有产品中存在的泡孔尺寸大且不均匀、开孔率高的技术问题，提供一种泡孔尺寸小且均匀、闭孔率高的可生物降解。本专利技术提供的聚乳酸微孔发泡材料及其制备方法，该聚乳酸发泡材料的表观密度为O. 05 O. 5g/cm3，平均泡孔直径不大于100微米，开孔率不大于10%，更合适开孔率不大于5%，采用直接挤出发泡方法制备，制备该聚乳酸发泡材料的原料包括聚乳酸(A)，至少ー种可生物降解聚酯(B)选自聚丁ニ酸丁ニ醇酯(PBS)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚己内酯(PCL)以及它们的共聚物或共混物，物理发泡剂(C)和至少ー种发泡用加工助剂D，其中聚乳酸A的含量为A+B总重量的80-95 %，至少ー种可生物降解聚酯B的含量为A+B总重量的5-20%，物理发泡剂C的加入量为A+B总重量的5-20%，发泡用加工助剂D的加入量为A+B总重量的O. 5-10%。这里聚乳酸树脂是指含有乳酸重复单元的均聚物或共聚物，重复单元可以是L-旋光异构体和/或D-旋光异构体，较合适聚乳酸树脂中含有75-98%的L-旋光异构体或D-旋光异构体，2-25%的另ー种对应的旋光异构体。聚乳酸树脂的熔体流动速率(依据ASTM)为3. O 10. 0g/10min。较合适采用经过改性的具有较高熔体強度的聚乳酸。这里可生物降解聚酯为选自下列聚合物中的ー种或几种，聚丁ニ酸丁ニ醇酯(PBS)、聚羟基丁酸酷、聚己内酯(PCL)以及它们的共聚物或共混物。聚丁ニ酸丁ニ醇酯(PBS)是可完全生物降解的聚合物，由丁ニ酸和丁ニ醇经缩聚制得，在细菌或酶的作用下最终降解为ニ氧化碳和水等，这里聚丁ニ酸丁ニ醇酯的数均分子量大于50000，较合适大于100000。也可以是丁ニ酸丁ニ醇酯共聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种聚乳酸微孔发泡材料，其特征是使用挤出发泡方法制得，原料包括聚乳酸，至少ー种可生物降解聚酯选自聚丁ニ酸丁ニ醇酯、聚羟基丁酸酷、聚己内酯以及它们的共聚物或共混物，物理发泡剂和至少ー种发泡用加工助剂；其中， 聚乳酸含量为聚乳酸和可生物降解聚酯总重量的80-95%，可生物降解聚酯含量为聚乳酸和可生物降解聚酯总重量的5-20%，物理发泡剂加入量为聚乳酸和可生物降解聚酯总重量的5 20%，发泡用加工助剂加入量为聚乳酸和可生物降解聚酯总重量的O. 5 10% ； 微孔发泡片材的表观密度O. 05 O. 5g/cm3，平均泡孔直径不大于100微米，开孔率不大于10% 。2.根据权利要求I所述的聚乳酸微孔发泡材料，其特征在于所述可生物降解聚酯为聚丁ニ酸丁ニ醇酯或其共聚物。3.根据权利要求I所述的聚乳酸微孔发泡材料，其特征在于所述可生物降解聚酯为聚羟基丁酸酯或其共聚物。4.根据权利要求I所述的聚乳酸微孔发泡材料，其特征在于所述可生物降解聚酯为聚己内酷。5.根据权利要求1-4任一所述的聚乳酸微孔发泡材料，其特征在于所述物理发泡剂为ニ氧化碳。6.根据权利要求I所述聚乳酸微孔发泡材料，其特征在于所述其结晶度不低于20%。7.ー种聚乳酸微孔发泡材料制备方法，其特征在于包括以下步骤 1)将聚乳酸、...
【专利技术属性】
技术研发人员：信春玲，何亚东，李庆春，闫宝瑞，李刚，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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