[发明专利]一种发泡材料及其制备方法

说明书

本发明涉及生物可降解材料技术领域，具体涉及一种新的发泡材料及其制备方法和应用，其中，所述的发泡材料至少包含结晶型PHA和无定型PHA。本发明制备的发泡材料具有良好的发泡性能的特点，改善了PHA材料热稳定性差、加工窗口窄、结晶速率低、脆性大的缺点的同时兼具PHA材料原有的优势性能，可以满足高端电器、电子设备的包装材料、运动鞋底材料、地毯材料、汽车内饰软包材料、污水处理材料或医疗用微孔泡沫材料等需要材料具有生物可降解并具有一定缓冲性能的应用领域的要求。

技术领域

本发明涉及生物可降解材料技术领域，具体涉及一种发泡材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates，简称PHA) 是由微生物利用多种碳源发酵产生的高分子聚酯的总称，由于其具有良好的生物相容性、生物可降解性、低碳排放、高阻隔性和热加工性等优秀性能，已被广泛应用于包装、纺织、农业和生物医学材料等领域。在工业堆肥、土壤(环境)和海洋环境下都可以被生物降解。

但PHA由于其热稳定性差、加工窗口窄、结晶速率低，形成较大尺寸的球晶导致其脆性大，并且在凝固过程中不断发生结晶，使得模压产品难以稳定生产。为了克服这些问题，目前提出了与PHA相容的生物降解聚合物共混，如聚乳酸(PLA)和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；通过添加多种添加剂形成分支或交联的方式进行改性。

由于PHA与其他聚合物相比价格较高，主要被应用于高附加值的医疗材料上，但目前PHA的大规模和工业化生产得以实现，可以大大降低其生产成本，从而使PHA应用于包装材料的可能性更高，加上制备具有多孔结构的发泡材料所需的PHA数量相对较少，因此利用发泡剂开发PHA泡沫得到了广泛关注。聚合物泡沫可以通过添加不同的化学发泡剂或在熔融挤压中使用环保的超临界流体，以及将超临界流体引入固体状态的珠粒中来制备泡沫珠粒的间歇式珠粒发泡工艺。间歇式珠粒发泡工艺，是利用超临界二氧化碳发泡进行的，在高压釜中聚合物珠子被超临界二氧化碳发泡剂浸透，保压一段时间后，高压釜中的压力突然释放，使珠粒膨胀并发泡。珠粒发泡是一种适合半结晶聚合物的加工方法，如聚丙烯(PP)、聚氨酯(TPU)和聚乳酸（PLA）。使用二氧化碳超临界流体来保持可生物降解聚合物的环境友好性，主要在聚乳酸（PLA)泡沫中有过报道。然而，在PHA方面，由于缺乏发泡性、发泡温度范围窄、熔体强度较弱等方面，关于PHA的发泡研究还没有报道,因此有必要利用生态友好的超临界CO₂工艺开发一种生物降解材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）珠粒泡沫。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的PHA发泡的不可能性、发泡温度范围窄、

熔体强度差导致泡沫破裂、发泡质量不稳定等缺陷，对PHA材料的添加及制备方法进行调整，以提高PHA发泡性能。

第一方面，提供了一种发泡材料，所述的发泡材料至少包含结晶型PHA和无定型PHA。

优选的，所述的PHA包括但不限于聚羟基丁酸酯(PHB)、聚-3-羟基戊酸酯（PHV）、聚-3-羟基丙酸酯（P3HP）、聚3-羟基丁酸酯/3-羟基戊酸酯(PHBV)、聚-3-羟基辛酸酯（PHO）、聚-3-羟基壬酸酯（PHN）、聚3-羟基丁酸酯/4-羟基丁酸酯P（3HB-co-4HB）或聚 3-羟基丁酸酯/3-羟基已酸酯(PHBHHx)中的一种或两种以上的组合。

优选的，所述的PHA包括PHB和/或P（3HB-co-4HB）。

优选的，所述的结晶型P（3HB-co-4HB）中4HB含量为2-25wt%（例如，2wt%、5 wt%、7wt%、10 wt%、16wt%、20 wt%、25 wt%）。

优选的，所述的无定型P（3HB-co-4HB）中4HB含量为30-60wt%（例如，30 wt%、35wt%、40wt%、50 wt%、55 wt%、60 wt%）。