[发明专利]聚乳酸/粘土纳米复合材料及其制备方法和制备发泡制品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及发泡制品领域，具体涉及一种聚乳酸/粘土纳米复合材料及其制备方法和制备发泡制品的方法。

背景技术

泡沫塑料是一种性能优越的高聚物/气体复合材料，具有质轻、吸收冲击能、隔热及隔音性好等优异性能。然而传统的泡沫塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等是以不可再生石油资源为原料，并且使用后置于自然环境中几乎不能分解，焚烧处理后又产生大量有毒有害物质，造成环境污染。为解决这些问题，人们迫切需求一种既能与传统泡沫塑料有类似性能并能完全生物降解的泡沫塑料。

聚乳酸（PLA）是一种综合性能优异的生物可降解高分子材料，是石油基聚合物的最有竞争力的替代品。出于对聚乳酸成本较高的考虑，聚乳酸发泡材料更显示出其优越性，特别应用在包装材料、缓冲材料、保温隔热材料等方面，既能降低材料用量和成本，又能提高材料的使用性能，作为环境友好的高分子材料具有广阔的应用空间。

尽管如此，由于商业化的聚乳酸熔体强度较低、结晶速率慢等缺点，在发泡过程中极易发生发泡剂逸散、泡孔塌陷等问题，因此难以工业化制备高发泡倍率聚乳酸泡沫材料。

US20110039962（申请日期2009年4月24日）公开了一种采用高分子量和高特性粘度聚乳酸挤出制备PLA泡沫的方法。该方法要求PLA树脂的重均分子量至少为50万，特性粘度至少1.4分升／克。尽管使用该专利技术能够得到低密度高闭孔率聚乳酸发泡制品，但由于要求使用超高分子量聚乳酸树脂，原料比较特殊，成本较高，不易工业化推广应用。

EP1528079（申请日期2003年3月11日）公开了一种聚乳酸发泡制品及其生产方法，采用氮气、二氧化碳或它们的混合物作为发泡剂，采用挤出方法，通过控制熔体温度在原料树脂Tm-30℃～Tm+10℃范围内进行发泡得到聚乳酸发泡片材。该方法得到聚乳酸发泡片材的表观密度为0.35～0.40g/cm³，发泡倍率只达到3倍左右。

CN200610117069.8（申请日2006年10月12日）公开了一种吸塑用PLA泡沫塑料片材及制备方法，由挤出机直接挤出，发泡定型得到，发泡用原料包括PLA树脂、扩链剂、成核剂、发泡剂、增韧剂、增强剂和抗氧剂，得到片材密度0.4～1.0g/cm³，该专利技术采用化学发泡剂进行发泡，并且加入扩链剂、增韧剂等添加剂，这些小分子物质残留会对聚乳酸发泡制备的安全性带来影响，限制其在食品包装方面的应用。并且其发泡倍率很低。

此外，CN200810200437.4（申请日2008年9月25日）和CN200310115826.4（申请日期2003年11月27日）公开了采用模压发泡制备聚乳酸泡沫塑料的方法，这些方法为间歇式工艺，生产效率低、发泡倍率也较低。

CN03160150.2（申请日2003年9月24日）公开了一种聚乳酸的发泡方法及其发泡体，将适当比较的聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核剂、内润滑剂与外润滑剂混合在一起，再将此混合物加入至传统的挤出机中，采用挤出方法得到发泡制备。该方法的主要特征在于添加1%～40%的脂肪族-芳香族聚酯的共聚物用以改善聚乳酸的延伸性和强度。该专利公开的脂肪族-芳香族聚酯的共聚物目前还没有工业化生产，因此该技术不易实现，且该专利文件没有公开泡沫制品的性能。

CN200510127366.6（申请日期2005年12月20日）公开了一种多元组合可降解发泡塑料及其制备方法，用无机粉体、淀粉等对聚乳酸进行改性制备改性聚乳酸，添加1～20份的二氧化碳树脂和/或脂肪族聚己内酯、发泡剂及发泡助剂、交联剂等，然后将其挤出发泡。该发明原料成分复杂，采用化学发泡剂进行发泡，制品密度高，且含有毒有害物质不适合用于食品包装材料，也没有公开泡沫材料的性能。

US20080262118公开了一种二氧化碳挤出发泡制备PLA泡沫的方法，采用至少含有4%的另一对映体的D聚乳酸为原料，3%～15%重量份的二氧化碳为发泡剂，通过挤出方法得到聚乳酸发泡片材，该方法虽然能够得到聚乳酸泡沫，但因为D聚乳酸还没有工业化生产，这种技术只能停留在实验室阶段。

US20110263732公开了一种PLA发泡树脂混合物，包括PLA树脂，其中D—构型含量约3mol%或更低，成核剂、扩链剂和碳氢发泡剂。该发泡混合物制备的PLA泡沫具有改进的耐热性和较低密度。由于该发明使用D—含量较低的PLA树脂，其结晶度较高，且结晶速率大，造成发泡过程温控精度高，对发泡设备具有较高要求，难以实现工业化生产。