一種聚乳酸微發(fā)泡材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚乳酸微發(fā)泡材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚乳酸（PLA)擁有可生物降解和植物來(lái)源兩大優(yōu)勢(shì)，且同其他普通石油基聚合物 一樣可進(jìn)行各種成型加工，其發(fā)泡材料可應(yīng)用在緩沖包裝、絕熱、農(nóng)林園藝等許多領(lǐng)域，應(yīng) 用前景廣闊，因此，研宄PLA發(fā)泡材料具有很重要的意義。目前，在聚乳酸的發(fā)泡過(guò)程中仍 存在較大的問(wèn)題，PLA的分子支鏈數(shù)量少，熔體粘度和熔體強(qiáng)度低，熔體粘彈性差，而且單純 的PLA熔體對(duì)溫度較敏感，熔體粘度隨溫度的升高而降低較快，所有這些因素均導(dǎo)致發(fā)泡 時(shí)氣泡壁膜強(qiáng)度不足，氣泡易破裂，發(fā)泡成型困難，難以得到高倍率的發(fā)泡成型體。為提高 聚合物的熔體強(qiáng)度，人們做了許多嘗試，結(jié)果證明，獲得改性支化結(jié)構(gòu)是解決此問(wèn)題的一種 有效途徑。長(zhǎng)鏈支化結(jié)構(gòu)對(duì)聚合物的物理性能存在顯著的影響，甚至很小量的支化結(jié)構(gòu)就 會(huì)導(dǎo)致聚合物的熔體和溶液流變性特、熱性能、力學(xué)性能以及生物降解性能的巨大變化。考 慮到聚丁二酸丁二醇酯（PBS)具有良好的生物降解性、機(jī)械性能及耐熱性，特別是良好的 柔韌性；而過(guò)氧化二苯甲酰（BPO)熱穩(wěn)定性好，作為一種自由基引發(fā)劑，高溫下可引發(fā)PLA 與PBS自身或互相發(fā)生支化/交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)生成的支化/交聯(lián)結(jié)構(gòu)可對(duì)PLA分子鏈的運(yùn) 動(dòng)造成較大的空間阻礙，從而提高復(fù)合材料的熔體粘度，另一方面改善PLA/PBS共混體系 的相容性。在上述基礎(chǔ)上制備改性PLA發(fā)泡材料。根據(jù)發(fā)泡劑分解產(chǎn)生氣體的原理，可將 發(fā)泡方法分為物理發(fā)泡法和化學(xué)發(fā)泡法?；瘜W(xué)發(fā)泡法工藝復(fù)雜，生產(chǎn)的泡沫材料成本相對(duì) 較高，然而，物理發(fā)泡法工藝簡(jiǎn)單，比如，超臨界二氧化碳作為一種特殊的物理發(fā)泡劑，具有 廉價(jià)、無(wú)毒、不燃、環(huán)境友好，比常溫高壓二氧化碳發(fā)泡所用時(shí)間少等優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明中采用超臨界二氧化碳發(fā)泡法制備了改性聚乳酸的發(fā)泡材料，將過(guò)氧化二 苯甲酰增黏改性聚乳酸顆粒與發(fā)泡劑、泡孔成核劑混合均勻，然后發(fā)泡成型。通過(guò)改變?nèi)苊?溫度、溶脹壓力和溶脹時(shí)間來(lái)研宄發(fā)泡材料的性能，可以得到具有較小表觀密度、較大泡孔 密度以及泡孔形態(tài)均勻的聚乳酸微發(fā)泡材料。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種聚乳酸微發(fā)泡材料，所用原料按質(zhì)量份數(shù)組成為：
[0006] 聚乳酸 60-85份 聚丁二酸丁二醇酯 10-40份 過(guò)氧化二苯甲酰 0.5-1份 抗氧劑10】0 0.3-1份 滑石粉 0.5-4份 發(fā)泡劑 1-5份。
[0007] -種聚乳酸微發(fā)泡材料的制備方法，采用上述的原料，其方法的步驟如下：
[0008] (1)、將聚乳酸、抗氧劑1010于80°C下真空干燥12h，并真空冷卻，聚丁二酸丁二醇 酯顆粒在普通鼓風(fēng)干燥箱中60°C下干燥12h，按照上述的比例將聚乳酸、聚丁二酸丁二醇 酯、過(guò)氧化二苯甲酰及抗氧劑1010在高速共混機(jī)中混合均勻，然后利用同向雙螺桿擠出機(jī) 擠出造粒，擠出機(jī)螺桿溫度為120°C _190°C，螺桿轉(zhuǎn)速為150-200rpm，將制得的改性聚乳酸 顆粒于50°C下真空干燥12h;
[0009] (2)、將步驟（1)所得改性聚乳酸顆粒在平板硫化儀中模壓成型，得到成型樣品； [0010] (3)、將步驟（2)所得樣品至于超臨界二氧化碳發(fā)泡釜體中進(jìn)行溶脹，控制溶脹溫 度為70-110°C，溶脹壓力15-35Mpa，溶脹時(shí)間80-150min，快速卸壓，卸壓速率在8MPa以上； 自然冷卻至常溫即可得到所述的聚乳酸微發(fā)泡材料。
[0011] 上述步驟（2)中模壓成型溫度為160-180°c。壓力5-15MPa，保壓時(shí)間5-10min。
[0012] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：
[0013] 本發(fā)明低溫發(fā)泡，高速卸壓，發(fā)泡工藝簡(jiǎn)單，用時(shí)少，制備的聚乳酸微發(fā)泡材料，泡 孔尺寸均勻，泡孔密度大，材料密度小。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā) 明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015] 實(shí)施例1
[0016] 原料組分為：
[0017] 聚乳酸(PLA) 65份 聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 35份 過(guò)氧化二苯甲酰(BPO) 0.5份 抗氧劑1010 0.5份 滑石粉(Talc) 1份
[0018] 將PLA、抗氧劑1010于80°C下真空干燥12h，并真空冷卻，PBS顆粒在普通鼓風(fēng)干 燥箱中60°C下干燥12h。將PLA、PBS、BP0及抗氧劑1010在高速共混機(jī)中混合均勻。然后利 用同向雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)螺桿各段溫度分別為：120°C、155°C、160°C、165°C、 175°C、165°C、160°C，螺桿轉(zhuǎn)速為160rpm。將制得的改性聚乳酸顆粒于50°C下真空干燥 12h。將所得粒料在平板硫化儀中模壓成型，得到成型樣品，模壓成型溫度為160°C。壓力 5MPa，保壓時(shí)間5min。所得樣品至于超臨界二氧化碳發(fā)泡釜體中進(jìn)行溶脹，控制溶脹溫度 為70°C，溶脹壓力15Mpa，溶脹時(shí)間80min，快速卸壓，卸壓速率為8MPa ;自然冷卻至常溫即 可得到所述的聚乳酸微發(fā)泡材料。
[0019] 實(shí)施例2
[0020] 原料組分為：
[0021] 聚乳酸(PLA) 70份 聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 30份 過(guò)氧化二苯甲酰(BPO) 0.6份 抗氧劑1010 0.6份 滑石粉(Talc) 1 8份
[0022] 將PLA、抗氧劑1010于80°C下真空干燥12h，并真空冷卻，PBS顆粒在普通鼓風(fēng)干 燥箱中60°C下干燥12h。將PLA、PBS、BP0及抗氧劑1010在高速共混機(jī)中混合均勻。然后利 用同向雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)螺桿各段溫度分別為：125°C、160°C、165°C、170°C、 180°C、170°C、165°C，螺桿轉(zhuǎn)速為170rpm。將制得的改性聚乳酸顆粒于50°C下真空干燥 12h。將所得粒料在平板硫化儀中模壓成型，得到成型樣品，所述模壓成型溫度為165°C。壓 力8MPa，保壓時(shí)間6min。將所得樣品至于超臨界二氧化碳發(fā)泡釜體中進(jìn)行溶脹，控制溶脹 溫度為80°C，溶脹壓力20Mpa，溶脹時(shí)間lOOmin，快速卸壓，卸壓速率為9MPa ;自然冷卻至常 溫即可得到所述的聚乳酸微發(fā)泡材料。
[0023] 實(shí)施例3
[0024] 原料組分為：
[0025] 聚乳酸(PLA) 75份 聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 25份 過(guò)氧化二苯甲酰(BPO) 0.8份 抗氧劑1010