[发明专利]一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料，其具有尺寸为微米级的大泡孔和尺寸为纳米级的小泡孔，大泡孔的密度大于10⁹个/cm³，小泡孔的密度大于10¹²个/cm³。本发明还提供了一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料的制备方法，包括下列步骤：将质量分数为60％‑98％的PLA树脂和质量分数为2％‑40％的弹性体树脂混合均匀，采用超临界流体作为发泡剂，通过挤出机挤出发泡，水下切粒系统切粒后，获得制品。该方法操作简单，能够精确控制发泡程度，制得的发泡材料同时具有微米级和纳米级泡孔，兼具两者的性能。

技术领域

本发明属于聚乳酸(PLA)泡沫材料技术领域，具体涉及一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料及其制备方法。

背景技术

PLA具有高强度，高模量，高热塑性。此外，它还具有良好的可生物降解性和生物相容性。然而，PLA的一些固有缺点，如低熔体强度和耐热温度，结晶速率慢，韧性差等，限制了PLA泡沫的制备与应用。

近年来，聚合物纳米结构泡沫作为一种新型的前沿材料，在工业和学术领域引起了广泛的关注和兴趣。由于泡孔尺寸在纳米范围内(1-1000nm)，泡孔密度大于10¹²个/cm³，因此聚合物纳米泡沫可提供一些优于普通聚合物泡沫的独特性能，如更高的韧性，更低的导热性和优异的电性能等，由此可用于膜，传感器，催化，电磁屏蔽，组织工程和绝缘材料等高附加值应用领域。而复合泡孔结构的聚合物泡沫由于同时具有大泡孔和小泡孔结构，因此它兼具大泡孔和小泡孔的功能，如大泡孔可以降低泡沫的密度，小泡孔可以改善材料的机械性能和隔热性能。

目前常用的制备聚合物纳米结构泡沫的方法是通过间歇法来实现，比如釜压发泡等。而采用连续法制备聚合物纳米结构泡沫，尤其是制备具有微纳米复合泡孔结构的可生物降解PLA泡沫，国内外还未曾报道。由于聚合物纳米结构泡沫的泡孔尺寸仅比泡孔核尺寸大1-2个数量，这就要求对泡孔增长有着严格的控制。特别是在连续挤出发泡过程中，发泡物料从机头挤出后即被迅速冷却，泡孔成核和增长的时间极短，泡孔尺寸和泡孔密度极难控制，因此采用连续挤出发泡方法制备具有微纳层级复合泡孔结构的PLA泡沫材料是一项巨大的挑战。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供了一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料，其同时具有微米级的大泡孔和纳米级的小泡孔，兼具大小泡孔的优点。

为了实现上述目的，本发明采用下列技术方案：

一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料，具有尺寸为微米级的大泡孔和尺寸为纳米级的小泡孔，大泡孔的密度大于10⁹个/cm³，小泡孔的密度大于10¹²个/cm³。

进一步地，聚乳酸泡沫材料包括质量分数为60％-98％的聚乳酸树脂和质量分数为2％-40％的弹性体树脂。

进一步地，弹性体树脂为热塑性聚氨酯、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

进一步地，聚乳酸发泡材料的发泡倍率为1-10。

本发明的第二目的是提供了一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料的制备方法，该方法操作简单，发泡效率高，能精确控制泡孔尺寸。

为了实现上述目的，本发明采用下列技术方案：

一种具有微纳米复合泡孔的聚乳酸发泡材料的制备方法，包括下列步骤：