[发明专利]一种聚乳酸-聚丙烯合金发泡材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸‑聚丙烯合金发泡材料的制备方法，利用两个串联单螺杆挤出机完成一次发泡成型，将经过混合的一定比例的聚乳酸(PLA)、高熔体强度聚丙烯(HMSPP)和反应相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP‑g‑MAH)一起加入原料桶内，然后在第一段单螺杆挤出机内进行熔融混合，在第二段挤出机上注入超临界CO₂，作为物理发泡剂进行发泡，从而获得泡沫密度在0.062‑0.156g/cm³，发泡倍率为5～20的PLA/PP发泡片材。该方法工艺简单，获得的发泡材料可以大部分降解，能够实现大批量生产。

技术领域

本发明涉及高分子材料制备领域，尤其涉及一种聚乳酸-聚丙烯合金发泡材料的制备方法。

背景技术

随着全球环保呼声的增加，可持续发展战略的推展，传统发泡塑料基体如聚苯乙烯、聚氨酯等，不能方便地循环利用，而且对环境的污染较为严重。聚乳酸(PLA)等生物材料可完全生物降解，故研究者普遍认为PLA发泡塑料是替代聚苯乙烯、聚氨酯发泡材料的最佳选择。然而因为其本身力学性能低，很难达到发泡要求的熔体强度，以及加工易降解等缺陷限制了其应用。

PLA本身熔体强度低，是因为其结晶速率慢，而高熔体强度聚丙烯(HMSPP)是经过改性了的聚丙烯，具有长支链结构，克服了普通聚丙烯本身熔体强度低的问题，而且PP很容易结晶，可以在一定程度上可以诱导PLA的结晶，改善其强度。故HMSPP与PLA共混，可以在一定程度达到提高PLA熔体强度的目的。然而两者的极性差别很大，相容性差。为完全不相容体系，故需要反应相容剂如马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)来调节。

中国专利CN105623213A、CN103819885A、CN103665539A、CN103589125A、CN1021174209A、CN102234393A等公开了聚乳酸/聚丙烯合金材料或其发泡成型制备方法。在专利CN105623213A和CN103589125A中均涉及了采用添加PP改善PLA的力学强度，反应相容剂也包含PP-g-MAH，通过双螺杆挤出机来加工，但是其并没有涉及到材料的发泡性能；专利CN103819885A和CN102234393A中也都涉及了采用PP来与PLA共混改性，但是其均采用二次成型，即先利用挤出机制造改性母粒，然后再进行发泡，不过CN102234393A只针对釜压发泡，产量低，对于生物材料聚乳酸来说，二次加工容易进一步降低材料的性能，而且会增加设备运行成本；专利CN103665539A和专利CN1021174209A中均涉及了PLA和PP采用马来酸酐接枝烯烃类反应相容剂来改善两种的共混效果，但是也都仅仅是停留在对材料改性上。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种聚乳酸-聚丙烯合金发泡材料的制备方法，能在改善聚乳酸-聚丙烯合金发泡材料力学性能的前提下，保证该发泡材料具有较高的发泡率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种聚乳酸-聚丙烯合金发泡材料的制备方法，包括：

将聚乳酸、高熔体强度聚丙烯和反应相容剂马来酸酐接枝聚丙烯置于低混装置中混合均匀形成混合物，将所述混合物送至挤出机原料桶中进行烘干处理，完成挤出机开机前准备工作；

所述挤出机采用两个串联的单螺杆挤出机，其中，第一段单螺杆挤出机加热到设定温度后开机，当第一段单螺杆挤出机出口有熔体料挤出时，调整第一段单螺杆挤出机的螺杆转速和机头前熔体泵转速，使两段单螺杆挤出机内形成压力差，然后在第二段单螺杆挤出机的前端处开始注入超临界CO₂作为物理发泡剂；

调整第一段单螺杆挤出机的单螺杆转速、熔体泵转速、第二段单螺杆挤出机的各段温度以及机头温度，按设定的挤出发泡工艺，挤出得到泡沫密度为0.062～0.156g/cm³，发泡倍率为5～20倍的聚乳酸-聚丙烯合金发泡片材制品，即为聚乳酸-聚丙烯合金发泡材料。