[发明专利]聚乳酸发泡材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于高分子材料领域，更具体地说是涉及一种聚乳酸发泡体及其生产 方法。

二、背景技术

人类日常生活中使用的绝大部分石油基塑料，它们虽然价格低廉，但降解性 能差，使用后成为破坏环境的污染源。

为了取代降解性能差的石油基高分子材料，人们采用生物或化学方法合成了 一些可完全生物降解的高分子材料，例如美国生产聚乳酸的公司Cargill，其采用 玉米等谷类为原料，采用淀粉水解发酵成乳酸再开环聚合的方法合成了可完全生 物降解的聚乳酸，聚乳酸可经由水解反应以及微生物分解作用而完全分解成二氧 化碳与水，其在大气环境下、在土壤或水中、在垃圾掩埋场中以及在堆肥中所需 的分解时间分别为3-5年、2-3年、2-4月以及1-4周。因此聚乳酸在适当处理后， 可完全分解，对大自然生态环境不会造成负担。

然而，由于聚乳酸生产成本过高的限制，在通用的降解塑料领域使用起步较 晚。近年来，由于环保的要求和石油资源的短缺，人们对聚乳酸产品的开发倍加 重视，并将其作为替代通用塑料替代产品的探索开发。

泡沫塑料在工业和日常生活的应用非常广泛，常见的泡沫塑料大都采用聚乙 烯、聚丙烯、聚氨酯、聚苯乙烯等为原料。这些泡沫塑料使用后不可降解，又难 以回收，对环境造成巨大的危害。聚乳酸泡沫塑料的开发，不仅可以解决上述问 题，而且可降低聚乳酸产品的成本。

美国专利US Patent 5348983(1994)中，Sterzel等人采用在聚乳酸中混入物理 发泡剂的方法制备聚乳酸结构泡沫塑料，但是这种加工方法实施起来很困难，没 有能够被推广应用；在美国专利US Patent5763098(1998)中，Kameoka等人采用混 入化学发泡剂和物理发泡剂直接挤出的方法制备聚乳酸泡沫塑料，但性脆，耐冲 击性不好；日本钟纺公司开发了聚乳酸发泡板和发泡珠粒法制备的发泡成型体作 为发泡聚苯乙烯的替代品(专利JP2002179832)，首先将聚乳酸发泡珠粒用水蒸气 加热，送到成型模具中，用更高温度的水蒸气加热使其发泡、互相粘结进行型内 发泡，该方法需要水蒸气产生设备且模具要求高，发泡材料密度难以控制； UNITIKA公司配合耐热聚乳酸纳米复合材料开发技术，进行了纳米水平的分子 设计、化学修饰技术和特殊的熔融混炼技术，提高聚乳酸熔体强度，并采用超临 界二氧化碳开发高倍率的聚乳酸挤出发泡片材(专利JP2004051803-A)，该方法需 要特殊的设备，成本高；中国专利CN 1544525A中，韩常玉等人采用过氧化物交 联制备可生物降解泡沫塑料，但由于过氧化物的使用量不易控制，容易导致聚乳 酸过度交联；CN 1544514A、CN1958668A、CN1923891A中，韩常玉和任杰等人 都采用异氰酸酯化合物作为扩链剂制备可生物降解泡沫塑料，同样异氰酸酯的使 用量也不易控制，很多影响因素会影响扩链的效果。

三、发明内容

为了解决现有技术存在的聚乳酸发脆、耐冲击性差、不易加工的缺点，本发 明提供了一种聚乳酸发泡材料及其制备方法，该制备方法工艺简单，成本低，得 到的发泡塑料可生物降解、拉伸强度高、断裂伸长率高和耐冲击性好。

本发明的技术方案为：一种聚乳酸发泡材料，其原料组分按重量计的配方如 下：

聚乳酸                    45-93份

增韧剂                    5-28份

成核剂                    1-5份

发泡剂                    1-10份

所述的聚乳酸为聚-L-乳酸、聚-D-乳酸、聚-DL-乳酸中的一种或其混合物或 其共聚物，重均分子量优选为8-35万之间，更优选为10-30万，特别优选为15-25 万。分子量分布为1.2-2.5，结晶度为15-60％。

所述的增韧剂为聚琥珀酸丁酯(PBS)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT) 中的一种或两种的任意比混合物。由于在配方中加入增韧剂，极大的提高了聚乳 酸的断裂伸长率及耐冲击性。