[发明专利]一种聚乳酸发泡复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于生物降解性发泡材料技术领域，公开了一种聚乳酸发泡复合材料及其制备方法与应用。该聚乳酸发泡复合材料包括以下按重量份数计的组分：聚乳酸树脂100份、其他生物可降解材料5～15份、生物基成核剂0.5～3份、扩链剂0.5～4份、润滑剂0.1～1份。将各组分经混炼、挤出、牵引、切粒制备得到聚乳酸发泡母料；将聚乳酸发泡母料投入高压反应釜中，向高压反应釜中通入作为发泡剂的流体，控制高压反应釜的温度为40～200℃、压力为8～20MPa，保持前述温度和压力30～120min，然后将反应釜内的气体释放，压力降至常压后从反应釜中取出聚乳酸发泡粒子，即为聚乳酸发泡复合材料。

技术领域

本发明属于生物降解性发泡材料技术领域，特别涉及一种聚乳酸发泡复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

聚乳酸(PLA)作为一种可再生聚合物，与其他生物材料相比，具有良好的物理性能和耐热性，是最有可能替代传统石油基聚合物的生物降解材料。但由于聚乳酸本身结晶速度慢、熔体强度低，导致其制品从力学性能、耐热性等方面仍无法替代常规的聚烯烃制品。此外，聚乳酸的密度远高于聚烯烃，因此聚乳酸产品的重量对比其他聚烯烃产品将上浮30～40％，不利于节能环保，价格上也远高于聚烯烃。因此开发质轻且机械性能良好的聚乳酸制品成为研究的重点。发泡是一种轻量化的有效手段，通过在制品中引入不同结构的微孔，可以有效降低生产成本并赋予制品阻尼、隔热等特殊性能。因此，发泡材料也被广泛应用于包装材料领域。

聚乳酸泡沫塑料是一种理想的包装材料，现阶段在PLA泡沫塑料制造中主要有三种加工技术，挤出流延的方法制备PLA泡沫塑料包装材料应用最广泛，但由于PLA本身熔体强度低，对剪切的敏感度大，高剪切生产时容易导致熔体流动不稳定和破裂，并不适合高速生产；泡沫注塑成型具有材料成本低、尺寸稳定性高、能源效率高、时间周期短等优点，但产品大多存在孔隙率低的问题，并不能达到制品轻量化的目的；而超临界发泡技术是一种绿色和先进的加工技术，以超临界CO₂、N₂等物理发泡剂为主的物理发泡法因其环境友好性和操作可控性而优越于化学发泡法，越来越得到广泛的重视，其特点是在发泡过程中聚乳酸树脂粒子始终保持颗粒状态，无粒子熔融粘着现象，发泡倍率可控，发泡工序简单。不过，聚乳酸树脂熔体强度低，很难获得稳定形状的发泡制品，也很难获得较高的发泡倍率。通过商品化的通用聚乳酸树脂来制备性能优异的聚乳酸发泡材料仍存在技术上的难题。

发明内容

为了克服现有技术中聚乳酸发泡存在的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种聚乳酸发泡复合材料。

本发明的另一目的在于提供一种上述聚乳酸发泡复合材料的制备方法；该方法通过共混其他生物材料提高聚乳酸综合性能，能有效的提高聚乳酸结晶性能。

本发明的再一目的在于提供一种上述聚乳酸发泡复合材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种聚乳酸发泡复合材料，该聚乳酸发泡复合材料包括以下按重量份数计的组分：

所述的聚乳酸树脂的MFR在210℃、2.16kg下为5g/10min～7g/10min，其中D-乳酸的含量为0.6％～5％。

所述聚乳酸树脂为NatureWorks的2003D、4032D、4042D、4043D、3251D、3052D或8051D。

所述生物基成核剂按照以下方法制备：将生物基有机酸和乙酸锌溶于乙醇和蒸馏水的混合溶液中，在70℃油浴下搅拌回流3小时，继续反应出现大量的白色沉淀，待反应结束后自然冷却至室温，下层为粉末状固体，上层为黄色的液体，抽滤，滤纸用乙醇和蒸馏水反复清洗三次，真空干燥后得到白色粉末，即为生物基成核剂。

所述生物基有机酸和乙酸锌的摩尔比为1.5:1；所述真空干燥是在60℃真空烘箱中干燥24小时。