[发明专利]一种全降解聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种全降解聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料及其制备方法。

背景技术

   与纯塑料相比，泡沫塑料具有密度小、比强度高、能量吸收能力强、隔音隔热性能好等一系列特点，已在运输包装、军工、航空航天、日用品等领域获得了广泛应用。实现工业化生产的泡沫塑料有聚苯乙烯( PS )、聚乙烯( PE )、聚氨酯( P U R )，聚丙烯（PP)，乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA)等。然而它们均属于石油基塑料，降解性能差，并且有各自的局限性。其中PE，EVA发泡材料性能较好，但发泡倍率相对较低，PU发泡材料发泡倍率较高，但是易掉带静电的泡沫屑，在做包装材料时易吸入到被包材料内部造成使用故障。随着商品物流、电子信息产业的不断发展，泡沫包装制品的用量在迅速增大，从而加速了石油这种不可再生资源的消耗速度，面临日益枯竭的困境；而且这种非降解泡沫包装制品使用后的废弃物给环境带来了严重的负面影响，加剧了白色污染。另一方面，化石燃料的燃烧及工业生产过程导致大气中二氧化碳含量日益增加，“温室效应”现象日益严重。二氧化碳的资源化利用也是一直以来的全世界科学家比较关注的一个领域。

聚甲基乙撑碳酸酯不仅利用了二氧化碳，而且完全可降解，是一类环境友好的环保材料。与以上石油基发泡材料相比，聚甲基乙撑碳酸酯基发泡材料既有较高的发泡倍率，又解决了PS等易掉静电泡沫屑的问题。目前，聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料的研究已取得一定进展。在本实验组专利（ ZL200510033659.8）发明了一种制造聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料的方法，即以以聚甲基乙撑碳酸酯为基体，加入化学发泡剂，发泡助剂和加工助剂，搅拌均匀混合，经密炼，再在双螺杆挤出机，送入烘道，经塑化熔融发泡。该工艺技术简单，但是由于单纯聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料性能有一定的局限性，在广泛使用中受到一些限制。在中国专利号（ZL200510100342.1）公开了一种全降解聚甲基乙撑碳酸酯/乙烯乙烯醇共聚物复合发泡材料及其制备方法。该方法是先将聚甲基乙撑碳酸酯与乙烯乙烯醇共聚物共混，再与发泡剂，成核剂及助剂共混，最后通过挤出，模压和压延方法在加热条件下发泡。由于乙烯乙烯醇共聚物价格较高，材料制备过程较为繁琐，而且添加了一些助剂等，都将增加成本，对于大批量生产销售不利。在聚甲基乙撑碳酸酯树脂中加入其他价格较为廉价的降解性高分子材料对其进行共混改性，不仅提高了发泡材料的热稳定性和机械性能，而且还能大幅度降低生产成本，是优化聚甲基乙撑碳酸酯发泡的有效方法。

    目前常用的发泡技术有物理发泡和化学发泡，其中化学发泡用途较广。其主要是将化学发泡剂以及一些助剂等加入到聚合物中，在高温下分解产生N₂，CO₂等，实现聚合物的发泡。在发泡过程中，使用的化学发泡剂分解产生的固体沉积物和没有完全分解的发泡剂对环境还是有一定的危害，不能够完全符合绿色环保的过程要求。物理发泡中使用的氟利昂，超临界CO₂等，对大气有一定的危害污染，丁烷，戊烷等低沸点有机发泡剂的易燃性，也限制了其广泛应用。在中国专利（公开号CN 101519504A和公开号CN 101492547A)公开了一种用水做发泡剂制备PP，PE发泡材料的方法。但由于PP，PE亲水性极差，相容性不好，制备出的发泡材料发泡倍率较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以水为发泡剂的全降解聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料及其制备方法。

本发明以由二氧化碳和环氧丙烷共聚合成的完全可降解聚甲基乙撑碳酸酯为基体，水作为发泡剂，选择淀粉作为水的载体及共混改性剂，采用直接挤出的方法制备聚甲基乙撑碳酸酯/淀粉发泡材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种全降解聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料，由如下重量份数的组分组成：

聚甲基乙撑碳酸酯100份，

淀粉5-100份，

水 5-20份，

成核剂1-10份。

在上述全降解聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料中，所述聚甲基乙撑碳酸酯是由二氧化碳和环氧丙烷共聚得到的超高分子量产物，其数均分子量为50,000至500,000，化学结构为：

其中n为490-5000。

在上述全降解聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料中，所述淀粉是玉米淀粉，土豆淀粉，小麦淀粉，木薯淀粉中的一种或几种混合物。

在上述全降解聚甲基乙撑碳酸酯发泡材料中，所述成核剂为滑石粉，碳酸钙，蒙脱土，粘土，二氧化硅或二氧化钛中的一种或一种以上的混合物。