[发明专利]一种聚乳酸纳米泡孔发泡材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种聚乳酸纳米泡孔发泡材料及其制备方法。该方法包括：对聚乳酸、可生物降解聚酯进行真空干燥，然后将聚乳酸、可生物降解聚酯、发泡加工助剂通过密炼机进行熔融共混，再将共混物材料热压制成片状备发泡样；将备发泡样放入高压釜中，加入物理发泡剂进行釜压发泡，等温等压保持1‑10h后，将釜内快速泄压至常压，制得聚乳酸纳米泡孔发泡材料。本发明通过控制发泡温度将发泡温度设定在聚乳酸的冷结晶区间内进行发泡，发泡温度远低于常规聚乳酸泡沫的发泡温度，发泡过程中聚乳酸大部分仍处于橡胶态，在气泡增长过程中，可以有效抑制泡孔增长速度，从而使得发泡材料具有较大的泡孔尺寸以及较高的泡孔密度。

技术领域

本发明涉及一种生物可降解聚合物发泡材料及其制备方法，特别涉及一种聚乳酸(PLA)纳米泡孔发泡材料及其制备方法。

背景技术

随着资源短缺及人类对环境问题的逐渐重视，使用环境友好型聚合物替代传统石油基材料已经成为未来材料的发展趋势。聚乳酸作为一种由天然可再生资源为原料加工制成的生物降解材料，近年来开始被用于发泡材料的制备。聚乳酸泡沫材料不仅具有质轻、比强度高、耐冲击、隔热隔音性能好等普通泡沫材料所具备的共性特点，同时还具备可降解性以及生物相容性，在食品包装和生物医药等方面都具有极大潜力。

聚乳酸泡沫按照泡孔尺寸可以分为：普通泡沫、微孔泡沫和纳米泡沫。普通泡沫的泡孔直径一般为几十到几百微米；微孔泡沫最早在20世纪80年代提出，其泡孔直径介于1-10微米，泡孔密度为10⁹-10¹²个/cm³，微孔泡沫最大特点是材料经过发泡之后，在减重(10-30％)、增韧的同时对其原本机械强度的损失较少，因而在过去几十年一直是发泡领域研究热点之一；纳米泡沫的泡孔直径一般小于200纳米，且泡孔密度大于10¹⁵个/cm³，具有较好的力学强度和隔热性能，近些年来引起了广泛的关注。

然而，聚乳酸结晶速度慢，熔体强度较低，在发泡过程中发泡剂气体容易逸散，而导致气泡合并甚至破裂，难以形成满意的泡孔结构。如何提高可发性、调控其泡孔结构是聚乳酸泡沫的制备难点。制备具备纳微结构的聚乳酸泡沫，在降低泡孔尺寸的同时保证较大的泡孔密度是目前研究的热点，但目前具有较高泡孔密度及纳米尺度泡孔的聚乳酸泡沫材料及其制备方法仍然很少。为了得到性能优异的纳米泡孔聚乳酸发泡材料，需要一种简易的方法，在实现纳米尺度泡孔的同时，提高其泡孔的密度。

发明内容

为解决现有聚乳酸泡沫材料泡孔尺寸大、泡孔不均匀以及泡孔密度不高等技术问题，本发明的目的在于提供一种聚乳酸纳米泡孔发泡材料及其制备方法，该聚乳酸纳米泡孔发泡材料是一种生物可降解材料，具有泡孔尺寸小、泡孔分布均匀且泡孔密度高等优点。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种聚乳酸纳米泡孔发泡材料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1：对聚乳酸、可生物降解聚酯进行真空干燥，然后将聚乳酸、可生物降解聚酯、发泡加工助剂通过密炼机进行熔融共混，再将共混物材料热压制成片状的备发泡样；

步骤2：将所述备发泡样放入高压釜中，注入物理发泡剂进行釜压发泡，釜内浸泡温度为70-130℃，浸泡压力为7-30MPa，等温等压保持1-10h后，将釜内快速泄压至常压，制得聚乳酸纳米泡孔发泡材料；

其中，以重量份计，各种原料的添加量为：聚乳酸70-100份(以聚乳酸树脂重量为准)、可生物降解聚酯0.05-30份、发泡加工助剂0.05-10份。

在上述制备方法中，优选地，所述聚乳酸的重复单元为L-乳酸/或D-乳酸；更优选地，所述聚乳酸为L-乳酸含量大于78％的半结晶的聚乳酸，重复单元L-乳酸含量小于78％的聚乳酸为无定型聚合物，难以形成结晶。

在上述制备方法中，优选地，所述聚乳酸的熔体流动速率为3-11g/10min，更优选为3-7g/10min，测试标准为ASTM D 1238，测试条件为210℃、2.16kg。