[发明专利]一种超轻高阻燃生物可降解PLA泡沫及其制备工艺

说明书

本发明涉及PLA泡沫技术领域，尤其涉及一种超轻高阻燃生物可降解PLA泡沫及其制备工艺。制备包括以下步骤：步骤S1、将RDP、木质素、APP和二氧化硅气凝胶复配获得阻燃体系；步骤S2、将PLA、PBAT、阻燃体系和环氧扩链剂进行混炼，反应结束后获得混炼样品；步骤S3、将混炼样品放入成型装置内成型，获得成型样品；步骤S4、将成型样品在二氧化碳氛围下进行超临界发泡，获得发泡样品；步骤S5、将发泡样品冷却定型，获得超轻高阻燃生物可降解PLA泡沫。本发明制备得到的PLA泡沫，密度低，导热系数低，阻燃性好，全生物可降解，可广泛适用于快递包装、冷链包装、疫苗包装、外墙保温、室内装修等包装、保温和减震领域。

技术领域

本发明涉及PLA泡沫技术领域，尤其涉及一种超轻高阻燃生物可降解PLA泡沫及其制备工艺。

背景技术

聚乳酸(PLA)是近年来应用最广泛的生物降解材料之一。初步研究已经证明了PLA泡沫材料在隔热应用方面的优势和潜力，但大多数聚合物泡沫材料都有一个致命的缺点——易燃。在真实的火灾场景中，大多数未经改性的聚合物都会剧烈燃烧。PLA作为一种典型的线型脂肪族聚酯，会与大量的熔滴一起燃烧，并释放出大量的热量和烟雾。为了进一步拓展聚乳酸泡沫的应用场景，人们对提高聚乳酸的阻燃性能进行了大量的研究。目前，对PLA及其复合材料的阻燃改性主要基于以下三种方式：1)化学接枝法对PLA分子链进行改性；(2)熔融共混加入阻燃剂制备阻燃PLA复合材料；(3)PLA及其复合材料的表面处理。

目前，制备PLA阻燃材料主要采用以下方法：(1)卤素系阻燃剂在PLA阻燃材料的研究初期起到了重要的作用，具有阻燃效果好等优点，加入量低，对材料的机械能吸收影响小，是其他阻燃剂无法比拟的，但在高温燃烧过程中产生卤化氢等有害气体，这一缺陷限制了其应用。(2)金属氢氧化物也常用作聚合物的阻燃剂。它们在燃烧过程中吸收热量并脱水，防止聚合物升温，同时释放水蒸气稀释氧气浓度，在聚合物表面形成金属氧化物阻燃层，但它们需要很高的负载才能达到良好的阻燃。(3)近期研究发现，少量纳米颗粒的加入可以不同程度地提高PLA燃烧后的成焦能力，可以避免PLA燃烧时的熔滴现象。将无机纳米材料添加到聚乳酸及其复合材料中作为阻燃的关键材料，不仅可以达到所需的工业阻燃要求，而且可以保持甚至提高聚乳酸的优良性能。磷、氮阻燃剂对环境无污染，如磷酸酯阻燃剂、聚磷酸铵(APP)等，因其阻燃效果好、价格低廉、原料易得、加工简单方便，近年来受到高度欢迎。

虽然有研究者对PLA阻燃复合材料进行了大量的研究，但对PLA阻燃泡沫材料的研究却很少。这是因为聚乳酸的固有熔体强度低，制备低密度泡沫的难度大，而阻燃填料的大量引入严重降低了熔体强度，将不利于发泡材料的制备；虽然可以通过改性的方式提高PLA的熔体强度，却不具有很好的阻燃效果。

PLA和PBAT作为全生命周期可降解原材料具有巨大的使用潜力，但同时还要兼顾材料的性能，例如保温隔热，可以减少能源的耗散，阻燃可以确保生命安全，因此功能性生物可降解材料将具有广大的应用前景。因此，我们不仅要研究如何提高PLA和PBAT的熔体强度，降低材料的发泡密度，还要研究功能性发泡材料，研究不同阻燃剂的协效作用，以得到超轻、阻燃、绝热的全生物降解的泡沫材料。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种具有超轻、阻燃、全生物降解的泡沫材料，可用于保温、包装、减震等各个领域。

本发明的实施例提供了一种超轻高阻燃生物可降解PLA泡沫的制备工艺，包括以下步骤：

步骤S1、将RDP与乙醇混合搅拌均匀获得RDP乙醇分散液，将木质素、APP和二氧化硅气凝胶放入容器中，混合搅拌均匀获得阻燃混合物，将RDP乙醇分散液均匀的喷在阻燃共混物表面，搅拌均匀，待乙醇挥发完，获得阻燃体系；

步骤S2、将PLA和PBAT加入转矩流变仪中，依次加入阻燃体系和环氧扩链剂进行混炼，反应结束后获得混炼样品；

步骤S3、将混炼样品放入成型装置内成型，获得成型样品；