专利名称：：一种含有聚乳酸链段的可降解泡沫塑料及其制备方法
技术领域：
：本发明属于塑料制品
技术领域：
，具体涉及一种含有聚乳酸链段的可降解泡沫塑料及其制备方法。技术背景泡沫塑料是一种新型材料，它是以树脂为基础制成的内部具有无数微小气孔的塑料。尽管由于树脂品种不同，制得的泡沫塑料品种、性能也不一样，但是泡沫体都是由泡孔组成，因此具有质轻、省料、热导率低、隔热性能好、能吸收冲击载荷、具有优良的缓冲性能、隔音性能好、比强度高等可贵的共同的特性。泡沫塑料是国民经济中的主要物资之一，它与国民经济各部门的关系十分密切，几乎每个部门和行业都要使用到泡沫塑料。轻工业方面，泡沫塑料得到广泛应用软质泡沫塑料具有良好的弹性，是床垫、坐垫的理想材料；切成薄片与织物贴合在一起作为衣服的衬里，具有优异的保暖性能；用泡沫塑料制成的鞋底、凉鞋、拖鞋，行走舒适而且耐用。在建筑、造船、冷藏、交通运输、化学工业和无线电技术中的应用也很普遍可以制作天花板、壁板；用作救生衣、船艇和冷藏库的隔热、隔音设备；电影、电视和录音可以用泡沫塑料来控制杂音；无线电技术中使用泡沫塑料作为雷达的整流罩；化学工业中作为电解、电渗和电池的隔膜以及管道和化工设备的保温防腐蚀材料。在国防方面，泡沫塑料也起着重要的作用硬质泡沫塑料与金属粘合，具有质轻、强度高、隔热性能好、自熄等特点，可以用作飞机特别是喷气式飞机的机舱和地板。随着国民经济的不断发展，泡沬塑料的应用面必将越来越广。塑料产品的大量应用一方面使国民生产和生活方便化快捷化，同时由于塑料产品所具有的稳定特性使得该类产品的后处理成为一个迫切需要解决的问题。泡沫塑料由于体积大，后处理也一直是人们关注的一个焦点。一般而言，对于废弃塑料产品的处理主要是焚烧和土埋。焚烧会产生大量的二氧化碳、氮、磷、硫、卤素等有害化合物，直接致使温室效应和酸雨的加剧。土埋法则占用大量的土地，特别是在一些人口密度比较大的国家，这种方法难以为人们所接受。研究和开发一种可生物降解的材料可以从根本上解决上述问题，因而受到世界范围学术界和工业界的广泛关注。聚乳酸是以乳酸为单体的聚酯类聚合物材料，它具有良好的生物相容性、生物可降解性，降解产物乳酸、二氧化碳和水均是无害的天然小分子，同时聚乳酸具有适宜的可加工性和优良的力学强度，而乳酸可通过富含碳水化合物的物质经过发酵制得。原料的可再生性以及聚乳酸可降解性使得该材料在当今世界格外受到青睐。目前在日本等国家已经出现了由聚乳酸代替传统树脂的相关产品，并且已经投入市场。随着大量的人力和财力的投入，目前聚乳酸树脂研究已经有了突破性进展，逐步向通用塑料的替代品迈进。将聚乳酸链段引入泡沫塑料中，既保持泡沫塑料的物理性能，且具有生物可降解性。由该类材料制得的产品经消费后，在自然环境中可降解，生成对环境无污染的乳酸、二氧化碳和水。从分子结构上看，降解后泡沫塑料交联的三维网状结构被破坏，降解产物呈粉末状，可以很大程度上缓解该类材料对环境的影响。本发明的目的之一是提供一种具有降解性的含有聚乳酸链段的泡沫塑料；本发明的目的之二是提供一种具有降解性的含有聚乳酸链段的泡沫塑料的制备方法。聚乳酸材料通常呈固体状，无法采用传统泡沫发泡工艺制备泡沫塑料。本发明提供的含有聚乳酸链段的泡沫塑料，是通过聚醚多元醇分子引发丙交酯开环聚合，生成二元嵌段共聚物；再将二元嵌段共聚物溶解于聚醚当中，作为原料，采用传统聚氨酯发泡工艺而制得的含有聚乳酸链段的聚氨酯体系泡沫。通过调节丙交酯的旋光性及聚乳酸链段长度，可使得二元嵌段共聚物表现出不同的液态流动性以及与聚醚的混合性。共混过程中，通过调节嵌段共聚物的含量，可以控制乳酸链段在泡沫塑料中的含量，改变其降解能力，调控最终材料的生物降解性能。聚醚多元醇嵌段接枝聚乳酸的具体过程如下-称取聚醚多元醇、丙交酯，聚醚多元醇为两者总质量的35%—60%，加入催化剂，催化剂的量为聚醚多元醇与丙交酯总质量的0.8—1.5%。，三者混合后真空封管聚合，聚合温度为12016(TC左右，聚合时间为1-10天；得二嵌共聚物；具体反应过程如下R-OH是端基为羟基的聚醚多元醇分子；其中，聚醚多元醇为聚氧化乙烯，聚氧化丙烯或聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的共聚物。所使用的丙交酯为L型丙交酯，D型丙交酯或D,L型丙交酯。所使用的催化剂为辛酸亚锡、氧化锑、五氧化二磷、三氧化磷、氧化锌、氟化锡、硫酸亚锡、辛酸亚锡、辛酸锡或乳酸锡。
发明内容<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>反应结束后，将产物(二嵌段共聚物)与聚醚多元醇混合，上述产物占混合物的质量百分比为160%，搅拌、配制原料。混合原料按传统的聚氨酯泡沫发泡工艺发泡，制得具有降解性的含有聚乳酸链段的泡沫塑料。图1嵌段共聚物液相凝胶色谱。图2聚醚多元醇与嵌段共聚物红外谱图。注谱线a为低不饱和度聚环氧丙垸聚醚三元醇红外谱图，b为低不饱和度聚环氧丙垸聚醚三元醇/聚乳酸嵌段共聚物的红外谱图。图3嵌段共聚物&核磁共振谱图。图4嵌段共聚物含量为0wt。/。，15wt。/。和25wtn/。的聚氨酯泡沫的降解曲线。具体实施方式下面通过实施例进一步描述本发明。实施例1L型丙交酯124.0g，三元聚氧化丙烯(Mn为2600g/mol)100.7g,辛酸亚锡0.239g，于14(TC封管聚合7天，合成三元聚氧化丙烯链段与L型聚乳酸链段摩尔比为1:1的嵌段共聚物，产物呈蜡状。从图1嵌段共聚物液相凝胶色谱中可以得到聚合物分子量，见下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从上表可以看出，该共聚物的数均分子量为10050，而聚醚的分子量为2600，说明了聚乳酸确实引入了聚醚的链段上，实现了嵌段共聚。而且其分子量分散系数仅为1.05，说明共聚物的分子量均一性很好。从图2聚醚多元醇与嵌段共聚物红外谱图中a和b谱线的对比中可得如下结论低不饱和度聚环氧丙烷聚醚三元醇在1109cm"处为C-0-C键的特征吸收峰；其中，b谱线与a谱线最明显的区别为，低不饱和度聚环氧丙烷聚醚三元醇/聚乳酸嵌段共聚物在1760cm—1处出现了羰基伸縮振动峰，以及在1200cm—i处出现的聚乳酸链段的C-0伸縮振动，说明聚乳酸的引入使得嵌段共聚物中引入了羰基。从图3嵌段共聚物&核磁共振谱图中得到以下数据:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>从图中的化学位移值及其积分面积可以得出嵌段共聚物的分子结构与设计的相符。通过l号氢与2号氢积分面积比值得知嵌段共聚物的聚醚链段与聚乳酸链段的摩尔比为1.10:1，基本与投料比l:l相符。将嵌段共聚物与聚醚多元醇混合均匀后发泡，嵌段共聚物占混合物的质量百分数为15%和25%,可制得不同L型聚乳酸含量的聚氨酯体系泡沫(PLAU)，测试其机械性能见下表不同嵌段共聚物含量的聚氨酯泡沫机械性能<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注PU,PLAU15%，PLAU25。/。分别指嵌段共聚物质量分数为0%,15%和25%的聚氨酯体系泡沫。根据国家标准GB10802-89，从上表中可以看出三种软质聚氨酯泡沫各项机械性能均达到国家标准，其中，撕裂强度远高于国家标准1.70,且大部分力学性能已达到优等品标准。PLAU泡沫的撕裂强度、伸长率和拉伸强度可以通过控制嵌段共聚物的含量得以调节。80'C于碱液中催化降解，并与传统聚氨酯泡沫比较，研究其降解性，见图4。图4的降解曲线代表随着降解时间的延长，不同嵌段共聚物含量的聚氨酯体系泡沫的失重率的变化。从图4的降解曲线可以看出，相对于传统聚氨酯泡沫而言，聚乳酸链段的引入使得泡沫具有了一定的可降解特性，且通过控制嵌段共聚物的含量可以调节其降解速率。实施例2DL型丙交酯40g，三元聚氧化丙烯(Mn为2600g/mo1)32.48g，辛酸亚锡0.073g，于140'C封管聚合5天，合成三元聚氧化丙烯链段与DL型聚乳酸链段摩尔比为1:1的嵌段共聚物，共聚产物呈液态状。将嵌段共聚物分别以质量分数15%和25%的比例与聚醚多元醇混合均匀后发泡，可制得不同DL型聚乳酸含量的聚氨酯体系泡沫。研究表明其具有预期的机械性能和降解性。实施例3L型丙交酯44.1g，三元聚氧化丙烯(Mn为2600g/mol)70.84g，氧化锌0.073g，于14(TC封管聚合5天，合成三元聚氧化丙烯链段与L型聚乳酸链段摩尔比为2:l的嵌段共聚物，共聚产物呈液态状。将嵌段共聚物分别以质量分数15%和25%的比例与聚醚多元醇混合均匀后发泡，可制得不同DL型聚乳酸含量的聚氨酯体系泡沫。研究表明其具有预期的机械性能和降解性。实施例4DL型丙交酯60g，三元聚氧化丙烯(Mn为2600g/mol)96g，硫酸亚锡0.156g，于14(TC封管聚合7天，合成三元聚氧化丙烯链段与DL型聚乳酸链段摩尔比为2:l的嵌段共聚物，共聚产物呈液态状。将嵌段共聚物分别以质量分数15%和25%的比例与聚醚多元醇混合均匀后发泡，可制得不同DL型聚乳酸含量的聚氨酯体系泡沫。研究表明其具有预期的机械性能和降解性。权利要求1、一种含有聚乳酸链段的可降解泡沫塑料，其特征在于是通过聚醚多元醇分子引发丙交酯开环聚合，生成二元嵌段共聚物；再将二元嵌段共聚物溶解于聚醚当中，作为原料，采用传统聚氨酯发泡工艺而制得的含有聚乳酸链段的聚氨酯体系泡沫。2、一种如权利要求1所述的含有聚乳酸链段的可降解泡沫塑料的制备方法，其特征在于具体步骤如下称取聚醚多元醇、丙交酯，聚醚多元醇为两者总质量的35%—60%，加入催化剂，催化剂的量为聚醚多元醇与丙交酯总质量的0.8—1.5%。，三者混合后真空封管聚合，聚合温度为12(M6(TC左右，聚合时间为1-10天；得二嵌共聚物；具体反应过程如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>R-OH是端基为羟基的聚醚多元醇分子；反应结束后，将产物与聚醚多元醇混合，上述产物占混合物的质量百分比为160%，搅拌、配制原料；混合原料按传统的聚氨酯泡沫发泡工艺发泡，制得具有降解性的含有聚乳酸链段的泡沫塑料。3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述聚醚多元醇为聚氧化乙烯或氧化丙烯，或氧化乙烯和氧化丙烯的共聚物。4、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的丙交酯是L型丙交酯、D型丙交酯或DL型丙交酯。5、根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的催化剂为辛酸亚锡、氧化锑、五氧化二磷、三氧化磷、氧化锌、氟化锡、硫酸亚锡、辛酸亚锡、辛酸锡或乳酸锡。全文摘要本发明属塑料制品
技术领域：
，具体为一种含有聚乳酸链段的可降解泡沫塑料及其制备方法。本发明通过聚醚多元醇分子引发丙交酯开环聚合，生成二元嵌段共聚物；再将二元嵌段共聚物溶解于聚醚当中，作为原料，采用传统聚氨酯发泡工艺而制得含有聚乳酸链段的聚氨酯体系泡沫。通过调节丙交酯的旋光性及聚乳酸链段长度，可使得二元嵌段共聚物表现出不同的液态流动性以及与聚醚的混合性。共混过程中，通过调节嵌段共聚物的含量，可以控制乳酸链段在泡沫塑料中的含量，改变其降解能力，调控最终材料的生物降解性能。文档编号C08J9/00GK101130600SQ20071004519公开日2008年2月27日申请日期2007年8月23日优先权日2007年8月23日发明者李速明,杨冬梅,范仲勇,琪逯申请人:复旦大学