[发明专利]一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法

说明书

本发明属于环保领域，具体公开了一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：（1）将PLA、PBAT、Talc、助剂进行熔融共混，压制成薄板；（2）将薄板置于反应釜中，加热至130℃～145℃，待温度恒定后通入超临界气体，控制压力范围为1600psi～1800psi，然后继续升温至160℃～180℃，保温3～5min；（3）保温后，将温度下降至100℃～115℃，并在此温度下饱和0.5h～1h；（4）达到饱和后，对薄板进行超声处理；（5）超声后，释放超临界流体至反应釜内呈常压状态，然后将温度降至0～5℃；（6）降温后，将薄板取出，经干燥制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料。本发明制备的PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料泡孔尺寸小，泡孔密度大，可生物降解，而且具有较强吸油性能，能够重复使用。

技术领域

本发明涉及环保领域，具体涉及用于油污处理的聚合物材料加工领域，更具体涉及一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法。

背景技术

现代工业的迅速发展，石油及其产品得到广泛应用，不同规模的溢油事故频繁发生，影响海洋生物生存，破坏自然生态环境。同时，工业有机废水和城市含油污废水的排放量也大幅增加，大量油类污染物进入河流、海洋等水体环境，通过食物链形式进入人体，严重威胁人类健康。目前处理油品污染的主要方法有就地燃烧、使用油品分散剂或吸附剂、生物降解除污等，其中最经济有效的方法是使用油污吸附材料。

目前商业化的吸油材料主要有三类：无机矿物类、天然有机农作物类和人工合成类。无机矿物材料多呈粉末状，自身吸油能力有限，需要经过繁琐的改性处理工艺来增加吸油能力，成本较高，吸油后不可燃烧，难以处理；天然有机材料(如棉花、纤维等)来源广泛，自身亲油性强，但存在即吸油又吸水的问题，影响使用效率；人工合成的高分子吸油材料目前使用较多的是聚丙烯(PP)吸油毯和聚氨酯(PU)泡沫，它们的共同特点是成本和密度低、吸油倍率高，但油水选择性差，最主要的问题是材料在自然条件下难以降解，使用后会对环境造成二次污染，不利于重复使用和环保要求。

理想的吸油材料应具备良好的亲油、疏水性，材料内部有较大的孔隙率和泡孔连通性以保证较高的吸油效率，同时材料本身有一定的弹性和机械强度以实现多次循环吸油。聚乳酸(PLA)是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的生物基可降解塑料，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是目前市场应用最广的石油基可降解塑料之一。两者分子链内部存在大量酯基亲油基团，基于相似相溶原理，油分子可以扩散进入PLA或PBAT分子链内部，但这种作用吸油量很有限。超临界二氧化碳(S_CCO₂)发泡是一种绿色无污染的多孔材料加工技术，它不受化学发泡分解温度的限制，整个工艺过程不会对环境产生污染。PLA、PBAT材料良好的热塑性加工性能使得通过S_CCO₂发泡技术制备多孔材料成为可能，通过改变不同材料组分和S_CCO₂工艺参数可以实现泡孔尺寸、密度、发泡倍率的调控。

然而，纯PLA材料熔体强度较低，发泡过程中泡孔成核困难，泡孔长大过程中容易塌陷，而且PLA加工过程中易水解和氧化，导致分子链断裂，同时PLA本身较脆，韧性差，应力回弹低，无法实现多次重复使用。PBAT具有较高的韧性和热稳定性，可以实现对PLA材料的增韧改性。同时，由于PBAT熔体粘度较低，微孔发泡过程中泡孔壁容易破裂或合并，有利于形成相互连通的泡孔结构。为了保证发泡过程中材料体系有足够的熔体强度来支撑泡孔结构，还可以加入无机填料，一方面提高熔体强度，另一方面在发泡过程中充当异相成核点，增大泡孔密度，有助于增加泡孔间碰撞几率从而形成开孔结构。因此，目前亟需基于PLA开发一些列生物可降解复合材料体系，对传统微孔发泡工艺进行改进，通过工艺参数和微观结构调控构建出泡孔尺寸和密度可调、泡孔分布均匀、发泡倍率高且泡孔内部高度连通的微纳多孔结构，既能保证材料的轻质化和疏水、亲油性能，又能通过材料组分和泡孔结构调控使多孔材料具有一定弹性回复，能够满足多次、高效油水分离的应用目的。