[发明专利]一种聚乳酸发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物发泡材料及其加工方法，属于高分子材料加工领域。

背景技术

随着高分子材料的迅速发展，人类面临着环境污染和资源短缺的严重问题。为了减少塑料对环境的污染问题，一方面对废旧塑料进行回收再利用，另一方面研究开发可自然降解的新材料。因此研究开发可降解的高分子材料成为20世纪70年代以来的重要课题，受到世界范围内的关注。

聚乳酸(PLA)与一般的合成高分子材料不同，具有可生物降解性和植物来源性两大特点，是一种新型的、对环境友好且性能优良的高分子材料，能够在减少环境污染、节省石油资源以及减轻地球温室效应方面展开很多颇具意义的应用。同时，聚乳酸发泡材料具有取代石油基发泡塑料用作包装和生活消费品的巨大潜力。

但是PLA是结晶型聚合物，熔体强度低，可加工的工艺窗口窄，加工过程不稳定(如热降解、氧化、水解等)，易造成分子链断裂，熔体强度进一步降低。针对以上PLA难于发泡的技术难点，国内外研究者进行了广泛研究，采取多种措施来改善PLA的发泡性能。如加入纳米粒子改善其发泡性能、采用扩链剂增大分子量、通过改变工艺条件的发泡等。这些方法在一定程度上改善了PLA的发泡性能，但是大多还是处于实验研究阶段，其中的一些方法应用到连续挤出过程或注射过程，在泡孔结构的调控上还存在很大的难度。

中国专利CN101151310、CN101362833、CN101619158、CN101880404A等公开了聚乳酸发泡材料组成或制备方法。在CN101151310中涉及聚乳酸和聚乳酸与聚烯烃树脂共混材料，通过加入异丁烯作为发泡剂得到发泡材料；CN101362833和CN101619158均采用在材料中加入成核剂、发泡剂、发泡助剂后再利用模压发泡方法来制备发泡材料，是化学发泡方法；CN101880404A涉及一种聚乳酸发泡方法，将聚乳酸与聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混然后在超临界CO₂中饱和发泡的方法进行发泡，未涉及到连续挤出或注射发泡方法。

发明内容

本发明的目的在于针对聚乳酸发泡成型的难点和现有技术的一些不足，提供一种基于生物降解聚乳酸的发泡材料及其制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的，发泡材料以生物降解聚合物聚乳酸为基体材料，包括质量百分含量在50％-90％聚乳酸(PLA)，质量百分含量在5％-30％聚烯烃类聚合物聚乙烯或聚丙烯，质量百分含量在5％-20％的乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物或马来酸酐接枝的SEBS(SEBS-g-MAH)，利用螺杆挤出机对上述材料进行共混造粒或挤出片材、条状材料等，然后采用物理发泡剂进行发泡，利用连续挤出发泡、注射发泡或间歇釜压发泡方法进行发泡或直接将上述材料的混合物在螺杆挤出机中连续挤出发泡。本发明包括如下步骤：

第一步，将经过烘干处理的质量百分含量为50～90％的聚乳酸(PLA)、质量百分含量为5-30％的聚烯烃类聚合物聚乙烯或聚丙烯、质量百分含量在5％-20％的乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物或马来酸酐接枝的SEBS(SEBS-g-MAH)，在螺杆挤出机中共混，挤出粒状、片状或细丝状共混材料或将至少含有上述质量百分含量的材料在连续挤出发泡设备中直接连续挤出发泡，得到发泡材料；

第二步，将制备的共混粒料采用物理发泡剂连续挤出发泡、注射发泡方法制备发泡材料或将粒状、片状、细丝状共混材料利用间歇釜压发泡方法进行发泡。

一种聚乳酸发泡材料，所述发泡材料是以生物降解聚合物聚乳酸为基体材料的共混发泡材料，共混发泡材料的聚合物基体包括质量百分含量在50％-90％聚乳酸(PLA)，质量百分含量在5％-30％聚烯烃类聚合物聚乙烯或聚丙烯，质量百分含量在5％-20％的乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物或马来酸酐接枝的SEBS(SEBS-g-MAH)，所述发泡材料采用物理发泡剂进行发泡。

所述聚乳酸发发泡材料具有部分开孔或完全开孔的泡孔结构，材料密度在0.1-0.8g/cm³之间。

所述物理发泡剂为戊烷、丁烷及超临界状态的CO₂、N₂，超临界CO₂压力在7.38-30MPA之间。

所述聚乳酸发发泡材料可为板材、片材、棒材、条状、细丝、结构件、发泡珠粒形式。

所述聚乳酸发泡材料的制备方法，所述方法是以生物降解聚合物聚乳酸为基体的共混材料的发泡，包括如下步骤：