[发明专利]环境降解的热塑葡甘聚糖发泡材料及其成型工艺

说明书

(一)技术领域  本发明涉及环境降解的热塑葡甘聚糖发泡材料及其成型工艺，属于含葡甘聚糖材料的组合物。

(二)背景技术  发泡材料是以树脂为基础而内部具有无数微孔性气体的塑料制品，又称多孔性塑料。采用不同的树脂和发泡方法，可制成性能各异的泡沫塑料。至今，几乎所有热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，如聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(PS)和聚氯乙烯(PVC)等发泡材料。泡沫塑料是一种新型材料，由于有气相的存在，具有质轻、热导电率低、隔热性能好、能吸收冲击载荷、比强度高等性能。由于这些性能，使它在许多领域都有广泛应用，特别在包装、建筑、生活日用和高科技领域，泡沫塑料已占有不可取代的地位。成为现代塑料工业中应用最广泛、发展最快地品种之一。

塑料包装废弃物对环境造成的白色污染以越来越受到人们的关注。国际环境对环境保护的日益重视，对废弃物处理格外关注。欧共体在1991年颁布的《包装与环境法》规定：在运输包装和销售包装中避免使用聚苯乙烯(EPS)塑料，应用纸浆模塑制品代替。为了开发环境降解性发泡材料，人们已经将目光投向天然植物原料，这类材料在自然界中资源丰富，价格低廉、可再生、可自然分解、产物完全无毒。其中纤维素、淀粉等作为这类材料研究的较多。对于可降解发泡材料的研究，近年来各种科技文献和资料的记载，人们主要是利用聚氨酯的异氰酸酯基团的高活性和天然高分子化合物的可生物降解性能、主链上由于含有大量的糖苷键而与其结构相似的聚醚多元醇的易溶解性，把含有多羟基的天然高分子化合物作为聚氨酯多元醇组分之一，制成各种可生物降解的发泡材料，既减少了多元醇的用量，降低了成本，又赋予了制品生物降解性，是生产可生物降解发泡材料的有效途径。

葡甘聚糖是一种从植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物细菌中提取的天然高分子多糖，其分子中包含葡萄糖和甘露糖，以β-1，4-糖苷键连接，同时在甘露糖C-3位上还存在短支链结构，而在C-6位上还存在乙酰基团(约每19个糖残基上存在一个乙酰基)，这些乙酰基的存在控制了分子水溶性的大小。葡甘聚糖分子含有活泼的羟基，可以通过酯化、硝化、醚化、接枝等化学改性制备新型的葡甘聚糖衍生物，提高其水溶胶的粘度、稳定性及各种性能，使其具有适合各种用途的新功能，从而扩大其应用范围；还可以通过共混、交联及复合改性与其它材料发生化学或物理结合，从而得到优良的新材料。葡甘聚糖独特的结构使其具有水溶、脱乙酰基交联聚合等特性，从而为共混互穿聚合物网络或交联型发泡提供了可能性。以可再生的天然葡甘聚糖为主要原料开发环境降解的发泡材料，在发泡和成型过程中具有优良的高温拉伸性能、动态力学、力学性能，且在自然环境(光、热、微生物等)条件下能够完全降解，其降解诱导期能够控制。成型加工后的产品具有质轻、比强度高、防水、防腐、保温之特点，可广泛用于建筑、运输、包装、家庭装饰及日用品市场。

(三)发明内容

1、发明目的本发明的目的是提供一种环境降解的热塑葡甘聚糖发泡材料及其成型工艺，为可再生资源天然葡甘聚糖的大规模开发利用服务。

2、技术方案本发明的技术方案是：将改性葡甘聚糖、树脂、接枝改性物、引发剂、发泡剂、润滑剂等按重量份配比称量并高速混合；再将上述配料置入挤出机熔融共混，用挤出机挤出，经发泡模具发泡冷却定型，或投入注射机或热压模塑机中发泡成型。即得到环境降解的葡甘聚糖发泡材料及产品。

各组分按重量配比为：改性葡甘聚糖10～80份、树脂0～60份、接枝改性物1～10份、引发剂0～5份、发泡剂1～5份、润滑剂1～5份。

改性葡甘聚糖是将从植物魔芋、菊芋、蕉藕，微生物细菌中提取的葡甘聚糖按重量份配比葡甘聚糖∶水为1∶100的比例加入反应釜中，在80℃下搅拌50min，以溶胀充分，然后降温至60±5℃，加入0.3份的过硫酸铵作为引发剂反应10分钟，然后加入丙烯酸9份并同时通入N₂的条件下反应1小时，然后通过干燥而得到的。

也可按重量份配比葡甘聚糖；水为1∶200的比例加入反应釜中，在80℃下搅拌50min，以溶胀充分，然后降温至60±5℃，加入0.2份的高锰酸钾和0.1份过氧化氢作为引发剂反应10分钟，然后加入乙酸乙烯酯10份并同时通入N₂的条件下反应1小时，然后通过干燥即得。

树脂选用低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚苯乙烯(pS)或酚醛树脂(PF)等。