[发明专利]一种生物降解聚合物发泡片材制品的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物降解聚合物发泡片材制品的制备方法领域，特别涉及一种生物降解聚乳酸或聚乳酸与具有酯基或醚键的聚合物的共混物发泡片材制品的制备方法。

背景技术

聚苯乙烯(PS)发泡材料由于具有优异的隔热、隔音和抗冲击性能而广泛地应用于缓冲包装和食品包装领域。不过，PS等石油基聚合物材料在自然环境下很难降解，已经在全球范围内引起了严重的“白色污染”问题，基于生物降解塑料开发一种环境友好的发泡材料已经引起了工业界和学术界的广泛兴趣。

聚乳酸(PLA)是一种以玉米、植物秸秆等可再生资源为原料合成制备的热塑性聚合物树脂，它具有生物相容性，可生物降解，材料综合性能优异，性价比高，被认为是最具发展前景的聚合物树脂。目前，已经公开的PLA发泡材料制备技术主要包括两类：一类是PLA发泡粒子成型体的制备技术，另一类是PLA发泡片材的制备技术。

PLA发泡粒子成型体的主要优势在于：可以制备尺寸大、形状多样、具有优异压缩性能的材料，所制备材料主要应用于缓冲包装等领域；而其劣势在于材料制备过程周期较长，难以制备尺寸很薄的制品。PLA发泡粒子成型体的制备工艺主要包括发泡粒子的制备和发泡粒子的成型，制备一般周期过长。发泡粒子成型体的机械性能由珠粒间的界面粘结所决定。为了在PLA珠粒间形成有效地粘结，通常要求采用发泡粒子表面涂覆或者聚合物共混等工艺，这显著增加了PLA发泡材料制备的成本。另外，PLA发泡粒子成型体技术难以制备尺寸薄的制品，这限制所制备的材料在薄壁食品包装领域的应用。

相对于发泡粒子成型体制备技术，PLA发泡片材的制备技术相对简捷，发泡后的片材仅通过简单的热成型工艺即可制成产品。PLA发泡片材和发泡片材制品的制造技术除了具有生产周期短、操作方便的优势之外，还表现在该技术适应制备薄质的、可应用于食物包装材料和一次性餐具等。

中国专利申请CN101899167A公开了PLA发泡片材的制备，该方法采用化学发泡剂连续挤出、经双轴压辊机得到PLA发泡片材。化学发泡剂的发泡效率较低，发泡材料的膨胀倍率一般小于5～10倍。另外，化学发泡剂的分解成份一般具有刺激性气味而且发泡剂在发泡材料中会有残余，因此，所制备的发泡材料通常情况不直接和食品接触，不能直接用于食品的包装，其应用范围受到了很大的限制。另外，该方法要求PLA树脂必须具有高的熔体强度，因此往往要求PLA树脂在发泡过程中需要轻度交联。

国际专利WO2007/145905A2公开了PLA发泡片材的制备，该方法采用连续挤出法，优于选用烷烃和含氟类发泡剂(HCFC、HFC)制备PLA发泡片材。烷烃如异丁烷具有可燃性，使用这些可燃发泡剂对厂房的通风设计有更高的要求；含氟类发泡剂对臭氧层有破坏作用而面临被禁用。另外，该技术需要对PLA进行化学改性以提高树脂的熔体强度，存在生产工艺不稳定的问题。

CO₂流体是一种洁净、廉价、环境友好的物理发泡剂；CO₂的超临界状态可在比较温和的条件下实现，研究者往往倾向于采用它来制备生物塑料发泡材料。

采用超临界CO₂流体连续挤出制备PLA发泡片材已经被公开和报道，但该技术很难应用于制备高结晶度的PLA发泡材料，发泡制品存在使用温度低的问题；连续挤出发泡虽然具有很高的生产效率，但所生产的制品通常具有高的开孔含量和很大的泡孔尺寸，存在机械性能差的问题；另外，通用PLA的熔体强度较低，该技术需要对PLA进行改性，存在增加材料的成本和生产工艺不稳定的问题。

发明内容

本发明提供了一种生物可降解聚合物发泡片材制品的制备方法，选用升温发泡法制备聚合物发泡片材，采用热处理成型制得的生物可降解聚合物发泡片材制品，该制品具有表面光洁、质轻、尺寸在5-50微米的均匀的闭孔结构、高的拉伸模量和强度以及优异的耐温性等特点。另外，本发明采用商业化PLA，不需对PLA进行化学改性，具有生产工艺稳定和生产成本低的特点。