[发明专利]一种聚丁二酸丁二醇酯离聚物泡沫及其制备方法与应用

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种聚丁二酸丁二醇酯离聚物泡沫及其制备方法与应用。本发明制备方法包括以下步骤：将BD、SA和催化剂混合后，加热反应，然后加入DHPPO‑K的1,4‑丁二醇溶液并抽真空升温反应，再加入异氰酸酯扩链剂继续反应，制得PBSI‑K，再将PBSI‑K压制成薄片，与超临界二氧化碳混合后进行发泡得到聚丁二酸丁二醇酯离聚物泡沫。本发明成功克服了PBS难发泡的不足，最终得到具有高压缩强度及本征导热的微孔发泡材料，该生产过程不产生废气废料，环境友好，保证了产品质量，制备得到了泡孔尺寸小、高泡孔密度、高发泡倍率的微孔发泡材料。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种聚丁二酸丁二醇酯离聚物泡沫及其制备方法与应用。

背景技术

来源于石油基的一次性塑料制品废弃后引起的环境污染和资源的浪费日益引起全人类的关注，来源于生物基质的生物降解塑料诸如聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)以及改性芳香族聚酯(PBAT)等综合性能良好，是替代传统塑料，如聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等应用于泡沫塑料、薄膜等塑料制品的最佳选择。

泡沫塑料是以树脂为主要原料，以气体或者是发泡剂为填充，在其熔点或者软化点附近进行物理/化学发泡，从而获得内部具有许多微小气孔或者气囊的一类塑料制品。它具有质轻、优异的隔热性能、隔音降噪、可吸收冲击载荷、耐腐蚀性强等优点，广泛用做隔热、隔音、包装材料及轻量化的交通工具等。当这类型发泡塑料的泡孔直径小于10μm，泡孔密度大于10⁹cells/cm³，即称为微孔泡沫塑料，具有更好的吸能、隔音、力学性能等特点，微孔发泡塑料在减少塑料用量的同时依然能够满足对物理性能的要求。随着航天航空、军事、医学等领域对塑料泡沫性能要求的不断提高，传统泡沫因其在物理强度、刚度以及耐热性能的不足，微孔泡沫塑料的高性能化成为研究的热点。

超临界CO₂作为发泡材料的气体助剂能够起到良好的增塑作用，这有利于发泡材料微孔的形成。同时其具有成本低廉、易于操控、绿色环保等优点，成为广泛使用的替代发泡剂。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的分子结构单元是由亚甲基和酯键组成，这种柔顺结构也使得PBS链段彼此纠缠作用小，分子间作用力仅以范德华引力存在，因此熔体强度低。PBS在自然状态下能够逐渐被微生物完全分解，与目前常见的几种可生物降解塑料相比，PBS的生产成本较低，同时具有良好的力学性能。在堆肥等环境下，PBS塑料制品，如泡沫和薄膜制品能被自然界微生物分解成二氧化碳和水，从而可以有效地消除一次性塑料制品丢弃而造成的“白色污染”问题。遗憾的是，由于PBS熔体强度低，因此当其用于吹膜或者发泡等热塑成型加工时，容易熔体破裂，难以获得力学性能良好、泡孔直径小、发泡密度高的塑料制品，因此尚未有商品化的PBS微孔泡沫制品面世。

使用扩链剂或者交联剂提高PBS的分子量是改善PBS发泡性能的常用方法。Li等(Journal of Applied Polymer Science，2015，127：3586-3594)使用过氧化二异丙苯为交联剂进行发泡得到了具有闭孔结构的泡沫，但其泡孔孔径大多超过100微米，Lim等(Macromolecular Research，2008，16：218-223)使用HDI三聚体作为交联剂，得到的PBS泡沫发泡倍率最高可达19倍。

共混或添加成核剂是提高PBS发泡性能的另一种方法。Maria等(Journal ofApplied Polymer Science，2015，132)使用热塑性凝胶与PBS进行共混，使用超临界二氧化碳作为发泡剂得到了更小泡孔尺寸的泡沫。Kuang等(Composites Science andTechnology，2018，159：171-179)使用碳纳米管与PBS共混发泡得到了具有高电导率的泡沫。Lin等(Cellulose，2015，22：2629-2639)使用纳米微晶纤维素作为成核剂提高了PBS泡沫的力学强度。