[发明专利]一种中空微珠增强聚乳酸基复合发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发泡材料领域，具体涉及一种中空微珠增强聚乳酸基复合发泡材料及其制备方法。

背景技术

石油作为一种不可再生资源，其储量是非常有限的。我国的石油消费量世界第二，而储量仅占世界的2％。同时现如今市场上繁多的石油基塑料制品所造成的“白色污染”也对人类的生产和生活环境更是带来了极大的危害。因而，研究并大力发展生物基塑料及其复合材料是解决资源、能源多元化、环境友好、实现可持续发展的关键所在。

聚乳酸（PLA）包括聚L-乳酸（L-PLA）、聚D-乳酸(D-PLA)、聚DL-乳酸(DL-PLA)，是一类以乳酸为单体聚合而成的生物基塑料。其合成原料乳酸是由玉米或薯类加工成的淀粉发酵制得，原料来源广泛。其制品综合性能优良可代替现在市场上绝大部分石油基塑料制品，为解决全球石油危机提供了一个新的途径。且PLA具有良好的生物降解性、生物相容性和生物可吸收性，其固体废弃物在土壤和水中能被微生物完全降解成CO₂和H₂O，对人体无害无毒，对环境友好无污染。聚乳酸制品现已被广泛应用于人造骨骼等医用塑料、地膜保温棚等农用塑料，一次性餐盒等食具塑料以及各种塑料制品，也可以加工成纤维、织物并制成服装，市场潜力极大。

但由于聚乳酸材料本身热变形温度低、热稳定性较差、冲击韧性低且原料价格较高，故在实际生产应用中受到了一定的限制。

泡沫材料是指由大量气体微孔分散于固体塑料中而形成的一类高分子材料。其制品密度小、比强度高，拥有优良的冲击、振动能量吸收性，化学性质稳定，隔热、吸音其加工成型性能优良。几乎所有塑料均可作成泡沫塑料，发泡成型已成为塑料加工中一个重要领域，制品被广泛应用于各类包装材料、缓冲材料、汽车内饰件、餐具等。

随着传统泡沫塑料废弃物对生态的破坏和环境污染等问题的日益凸显,以及不可再生石油资源的枯竭等问题日益逼近,国内外对生物可降解聚乳酸泡沫塑料及其制品的需求逐年呈上升趋势,有着巨大的发展空间。但由于单一聚乳酸发泡体的熔融强度较低往往造成发泡过程中气泡破裂和独立泡孔率低的现象并且成本较高,如果将其与聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、聚氨酯等共混发泡虽然可以有效地改善材料的性能，但达不到完全降解的目的。

发明内容

为了解决现有聚乳酸发泡材料存在的机械性能差、加工成型稳定性不好、成本较高等缺陷与不足，本发明提供了一种中空微珠增强聚乳酸基复合发泡材料及其制备方法，工艺简单可行，能够经济高效地制备出综合性能优良且密度可控的聚乳酸基复合发泡材料。

本发明的技术方案为：一种中空微珠增强聚乳酸基复合发泡材料，所述的中空微珠增强聚乳酸基复合发泡材料的表观密度为0.15 g/cm³～0.8 g/cm³、压缩强度为7～25MPa、冲击强度为20～50KJ/m²、平均泡孔尺寸为90～630微米；

原料由下述成分按重量份组成：聚乳酸50～93份、中空玻璃微珠1～20份、可生物分解型增韧剂1～30份、纳米成核剂1～3份、交联剂0.5～3份、发泡剂1～10份、发泡助剂0.1～1份、抗氧剂1～3份、润滑脱模剂1～2份、表面活性剂0.5～1.5份。

所述的聚乳酸为聚L-乳酸、聚D-乳酸、聚DL-乳酸中的一种或几种的混合物或共聚物，重均分子量为10～30万之间，分子量分布Mw/Mn值为1.2～2.6，结晶度为25～55％。

所述的中空玻璃微珠为碱石灰硼硅酸盐玻璃，呈中空密闭的正球形，粒径在15～135微米 之间，表观密度在0.12～0.60g/cm³之间。

所述的可生物分解型增韧剂为聚丁二酸丁二醇酯、聚己内酯、聚对苯二甲酸/己二酸/丁二醇共聚物、二氧化碳共聚物中的一种或任意几种的混合物。

所述的纳米成核剂为纳米碳酸钙、纳米硅藻土、纳米滑石粉、纳米蒙脱土、纳米氧化锌、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米铝粉中的一种或任意几种的混合物。

所述的发泡助剂为氧化锌、硬脂酸锌、肉蔻酸镉、领苯二甲酸酐、尿素、碳酸锌、柠檬酸、醋酸锌、硫酸铬、甲基硅油、甘油中的一种或几种的混合物。

所述的交联剂为过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、双叔丁基过氧化二异丙苯、叔丁基过氧化苯甲酸盐、过氧化苯甲酸叔丁酯、硼砂、甲醛、硅烷交联剂中的一种或几种的混合物；所述的润滑脱模剂为硅氧烷化合物、硅油、硅树脂甲基支链硅油、甲基硅油、乳化甲基硅油、含氢甲基硅油、硅脂滑石粉、石蜡、聚四氟乙烯、各类金属皂中的一种或任意几种的混合物。