[发明专利]可生物降解聚丁二酸丁二醇酯发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物降解发泡材料及其制备方法，具体是提供一种利用聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、扩链剂和发泡剂为主要原料通过熔融共混连续挤出而制备得到的发泡材料，该发泡材料可用于加工各类可降解泡沫片材、板材及管材等产品。

背景技术

二十一世纪是高分子科学与工程快速发展的时代，高分子材料在人们日常生活和生产中的使用量越来越大，并且在某种意义上已成为评价一个国家的工业化程度和社会经济、生活水平的重要指标。然而，传统的高分子塑料在给人们的生活带来便利的同时，其使用后的废弃物在自然条件下难以降解(普通塑料需要100～150年才能完全降解)，造成“白色垃圾”，严重影响了人类赖以生存的生态环境，高分子工业的发展和环境污染之间的矛盾已成为世界各国亟待解决的问题。因此，开发可降解的高分子材料被视为解决日益严重的“白色污染”的有效途径，其中具有较好生物降解性的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是最有发展前景的一种。

PBS是以脂肪族二元酸、二元醇为主要原料，既可以通过石油化工产品满足需求，也可通过纤维素、奶业副产物、葡萄糖、果糖乳糖等自然界可再生农作物产物，经生物发酵生产。与其它生物降解塑料相比，PBS力学性能十分优异，接近PP和ABS塑料；耐热性能好，热变形温度接近100℃，改性后使用温度接近100℃，克服了其它生物降解塑料耐热温度低的缺点；加工性能非常好，可在现有塑料加工通用设备上进行大多数种类的加工成型。PBS可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。

但是由于PBS是线形高分子，分子量偏低，熔体粘度低，熔体强度差，在发泡领域受到极大的限制，从而影响了PBS的推广应用。为此国内外的很多专家和研究人员进行了大量的研究。

CN101899200A公开了一种制备PBS发泡材料的方法。该方法使用过氧化二异丙苯等作为交联剂，以三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯等作为助交联剂，提高PBS的熔融粘度后，采用化学发泡剂进行了PBS发泡材料的制备。

Sang-Kyun Lim等人报道了利用异氰酸酯扩链剂提高PBS粘度后进行化学发泡的方法(Macromolecular Research，Vol 16，No 3，pp218～223，2008)。他们同时也研究了纳米蒙脱土和碳纳米管对PBS化学发泡的影响(Polymer Engineering and Science，Vol 51，No7，pp1316～1324，2011；Journal of Macromolecular Science，Part B：Physics，Vol 50，No 6，pp1171-1184，2011)。

Kamarudin Bahari等人报道了利用辐射的方法，将PBS交联增稠然后再进行化学发泡的制备方法(Polymer Degradation and Stability，Vol 62，No 3，pp 551～557，1998)。

纵观现有技术中PBS发泡材料的研究发现，目前PBS发泡材料的制备主要集中在将PBS交联后进行化学发泡，但是由于树脂交联后产生的凝胶会降低树脂的生物降解性；另外，化学发泡剂在制备泡沫的过程中会有一部分残留在制品内，影响产品性能和使用安全。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新的可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)发泡材料，这种发泡材料具有良好的力学性能和使用安全性。

本发明的另一目的在于提供一种制备所述可生物降解的PBS发泡材料的方法，以制备出具有良好力学性能和可生物降解的PBS发泡材料，生产过程高度连续且稳定、生产过程安全无环境污染，适合工业化规模生产。

为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯发泡材料，其主要是采用复合发泡剂连续挤出发泡制备的PBS发泡材料，具体地，该发泡材料是由以下各组分经过挤出机充分混合后挤出发泡成型制得：

PBS树脂100重量份；

扩链剂0.1～10重量份；

成核剂0.1～10重量份；

泡孔稳定剂0.1～10重量份；

复合发泡剂1.2～18重量份。

在本发明所提供的PBS发泡材料中，所述PBS树脂的熔融指数为0.1～100g/10min。优选地，所述PBS树脂的分子量为50000～500000g/mol。本发明中，对所述PBS树脂的其他性能不做特定要求。