[发明专利]一种注塑发泡PLA材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种注塑发泡PLA材料及其制备方法。所述注塑发泡PLA材料，包括以下组分：PLA、溴化异丁烯‑对甲基苯乙烯共聚物、端羧基聚丁二烯聚合物、晶须、抗氧剂、润滑剂、硫化剂、发泡剂。本发明通过在PLA基体中引入微交联结构及晶须，从而提高了材料的熔体强度，可以得到具有良好外观及物理性能的可降解制品。

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，特别涉及一种用于注塑发泡的PLA材料及其制备方法。

背景技术

微发泡注塑成型技术是制备具有复杂形状制品的一种重要成型手段，该技术得到的微孔制品具有质轻、节能、高质量的优点,而且自动化程度高,尤其在汽车轻量化领域备受青睐。目前该方法使用PP材料制备的产品较多。由于随着环境恶化及能源短缺问题日益突出,利用可降解材料开发新型复合材料成为复合材料研究的热点之一。聚乳酸是一种可生物降解材料,具有无毒、可降解、良好的机械强度和加工性能等特点,目前越来越受到人们的广泛关注。因此利用微发泡注塑成型技术来生产PLA材料微孔制品，不仅能够得到可降解的微发泡制品，还能够通过发泡改善产品的翘曲、收缩，降低注塑周期等优势,增加产品附加值。

由于PLA材料熔体强度低，直接采用PLA材料发泡容易出现泡孔破裂、并泡等问题，因此需要通过某些手段提高PLA材料的熔体强度，改善其发泡性能。PLA注塑发泡材料的制备方法一般分为两类：一类是通过与一些木粉、天然纤维混合处理后通过双螺杆挤出造粒得到注塑发泡材料；另一类是直接混合后造粒得到发泡材料。中国专利CN107987498A公开了一种注塑级可降解的聚乳酸木塑微发泡复合材料及其制备方法，通过聚乳酸和木粉复合，注塑时在二次开模条件下可以得到密度小、强度高的木塑复合发泡材料。该方法在木粉处理过程时比较复杂；中国专利CN112795154 B公开了一种发泡级生物降解聚酯材料的制备方法，该方法通过可降解聚酯与偶联剂、有机过氧化物，二氧化硅粒子复合后造粒得到一种高熔体强度的发泡材料，可以用于挤出发泡、釜压发泡、注塑发泡用途，但该材料在制备过程中涉及的工艺步骤较多，相对较为复杂。

中国专利CN1109709C公开了一种热塑性硫化橡胶和一种弹性热塑性聚合物的可再加工混合物来制备高弹性泡沫材料，该方法是通过热塑性硫化橡胶和弹性热塑性塑料进行物理共混，然后进行发泡得到的产品，该方法只是通过简单的物理共混，弹性体分子链之间结合程度受限，且该发泡体系气密性有限，不利于控制泡孔尺寸；中国专利CN1125956A公开了一种含异丁烯与对甲基苯乙烯的卤化共聚物和羧基改性弹性体的相容共混物，该方法是通过两种橡胶弹性体共混，用于改善一些橡胶制品的性能，但该共混物无法与PLA分子链发生反应，更不能改善PLA材料的发泡性能；中国专利CN112639001A公开了一种将苯乙烯系树脂和聚乳酸组合物制备发泡片的方法，但由于苯乙烯为非极性材料，与聚乳酸分子链结合能力有限，对材料的熔体强度提升不足。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种注塑发泡PLA材料及其制备方法。通过在PLA材料中引入溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物和端羧基聚丁二烯聚合物，利用双螺杆挤出机高温和高剪切的作用下，PLA分子链上的羟基，能够和遥抓型聚合物端羧基聚丁二烯聚合物两端的羧基发生缩合反应，形成微交联结构，同时端羧基聚丁二烯聚合物和溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物在硫化剂的作用下，进一步发生共聚反应，在两种反应的共同作用下，极大地提高了材料的熔体强度。另外，在该体系中引入具有较大长径比的晶须，可以进一步提升聚丙烯的力学强度和熔体强度。

为达到其目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所提供的一种注塑发泡PLA材料，包括以下组分：PLA、溴化异丁烯-对甲基苯乙烯共聚物、端羧基聚丁二烯聚合物、晶须、抗氧剂、润滑剂、硫化剂、发泡剂。

作为优选的方案，一种注塑发泡PLA材料，包含以下组成：

PLA复合材料粒子          96.5-99.5wt％；

发泡剂母粒               0.5-3.5wt％。