专利名称：可完全生物降解发泡材料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可完全生物降解发泡材料及其应用。
背景技术：
在塑料的应用领域，由于与未发泡的塑料相比，发泡高分子材料密度可降低 5% _98%，冲击强度、韧性、刚性以及疲劳寿命等性能都能得到较大的提升，因此应用领域 非常宽广，现在市场上使用的发泡制品主要是PE发泡材料、PP发泡材料、PU发泡材料、PS 发泡材料、EVA发泡材料、PVC发泡材料、PP/淀粉发泡材料等，这些发泡材料均不能完全降 解，对环境污染严重。而随着从上个世纪60、70年代以来人们对生物降解塑料不断的研究和开发，目前 已经有多种生物降解材料(Biodegradable material)问世，这些生物降解材料生物降解 后，成为水和二氧化碳，不会对环境产生危害。目前对生物降解塑料研究较多的集中在聚乳 酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己内酯(PCL)等材料上。而目前对可降解发泡材料的研究则主要在淀粉、淀粉与聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸 酯等可降解聚合物的共混发泡方面。如公开号为CN1923890A的专利公开了使用聚(3-羟 基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯)(P3HB4HB)、PLA与发泡剂共混制造发泡材料，同样，公开号 为CN101245175A的专利也公开了以PLA树脂、聚羟基烷酸酯共聚物、玉米淀粉等为主要 原料制造的发泡材料，但由于上述发泡材料中主要是利用聚羟基烷酸酯和PLA共混发泡， 但上述发泡材料一方面由于PLA的脆性导致发泡制品的强度、弹性和断裂性能不高，另一 方由于PLA树脂的耐热温度低于55°C，不适合在高温条件下使用，而在较低温度(如小 于-20°C )则会变脆，如果使用时接触到较高温或较低温就会导致这种发泡材料变软或变 脆而导致损坏，同时，PLA树脂的降解要在堆肥条件下进行，降解条件较苛刻，对于人们随意 丢弃的PLA树脂材料降解比较缓慢甚至难以降解，因而仍不能解决现在严重存在的白色污 染问题。特别是上述发泡材料中又添加有较大量淀粉，导致该材料在潮湿条件下易水解，质 量非常不稳定。因此，上述发泡材料只能用于制造对韧性和弹性要求不高、温度要求不高、 对水解性也要求不高的包装材料等应用领域，而不能用于制造如鞋垫、沙发、床垫、地毯等 对材料性能要求非常高的产品领域。公开号为CN101146853A的专利公开了一种聚羟基链烷酸酯树脂发泡颗粒，是直 接对聚羟基链烷酸酯树脂进行发泡得到，由于对PHAs没有改性而直接发泡，一方面直接利 用PHAs发泡较难获得满意的发泡材料，发泡工艺比较复杂，发泡倍率不高，另一方面用这 种发泡材料作为原材料成本过高，同时由于是直接对聚羟基链烷酸酯树脂进行发泡，韧性 和弹性不够理想，这种发泡材料主要也只能应用到一般的包装材料上。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供了一种可完全生物降解的、韧性高、弹性高、耐磨和透 气性好的发泡材料。3
本发明的方案如下所述一种可完全生物降解发泡材料，由可完全生物降解树脂、 增塑剂、发泡剂制备而成，其特征在于以重量计，所述可完全生物降解树脂为100份，增塑 剂为1-40份，发泡剂为0. 5-10份。优选地，以重量计，所述可完全生物降解树脂为100份，增塑剂为5-25份，发泡剂 为0. 5-5份。上述组分的最佳重量份数分别为，可完全生物降解树脂为100份，增塑剂为 15-25份，发泡剂为1. 5-3. 5份。上述重量比是经过本专利的发明人的反复试验和研究，对可完全生物降解树脂、增 塑剂和发泡剂的重量比进行了较佳的选择，得到的发泡效果好，且发泡材料韧性好，弹性好。优选地，所述可完全生物降解树脂为PHAs、PBS、PCL中的任意一种或二种以上组 合物。
更优选地，所述可完全生物降解树脂为PHAs或PHAs与PBS的混合物或PHAs、PBS 与PCL的混合物。本发明的发泡材料还可含有抗菌剂和发泡助剂，所述抗菌剂为0. 1-5份，发泡助 剂为0. 1-3份。所述抗菌剂是有机抗菌剂或无机抗菌剂或二者混合物，所述发泡助剂是ZnO或尿 素，所述抗菌剂是载银无机抗菌剂、季磷盐聚合物抗菌剂等。所述发泡剂是偶氮二甲酰胺、偶氮二碳酸二异丙酯、碳酸氢钠、碳酸铵中任意一种 或二种以上混合物，所述增塑剂是柠檬酸酯类、环氧大豆油、乙酰化单甘油酯、甘油、山梨 醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇中一种或2种以上混合物。在所述发泡材料中还添加有其他助剂，所述其他助剂是抗氧化剂、润滑剂、成核剂 中任意一种或多种混合物。其中所述抗氧化剂是马来酸盐类、硫醇锡类、硬脂酸盐、受阻酚 类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，所述润滑剂是白油、石蜡、硬脂酸、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯 蜡、硬脂酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡中的一种或几种混合物， 所述成核剂是二氧化硅、碳酸钙、滑石粉、白云母、高岭土、氮化硼、重晶石粉、玻璃微珠和钛 白粉中的一种或几种。本发明还公开了根据上述可完全生物降解发泡材料在制备鞋底材料、沙发垫材 料、地毯材料、床垫材料中的应用。本发明的有益效果在于(1)本发明在可完全生物降解树脂中添加增塑剂进行发 泡，特别是对增塑剂和生物降解树脂之间的比重进行限定，得到的发泡材料具有较好的韧 性和弹性，具有非常优异的耐压缩性和耐磨性能；( 在发泡材料中还添加有抗菌剂，这样 制备的发泡材料无论是用作普通包装材料或用作鞋底材料、沙发垫材料、地毯材料、床垫材 料等，其优异的抗菌性能非常有益于使用者的健康；03)本发明中可完全生物降解树脂优 选含有PHAs的生物降解树脂，如PHAs或PHAs与PBS的混合物或PHAs、PBS与PCL的混合 物，主要是由于PHAs材料本身具备非常优异的物理性能，同时PHAs和PBS混合，可以进一 步提高PBS的冲击韧性、熔体强度和降解速率，而添加PCL可作为改性剂进一步提高发泡材 料的韧性、弹性和耐磨性能。
具体实施例方式下面将通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1 将聚3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯(P3HB4HB，4_羟基丁酸摩尔含量为10% ) 100 份、增塑剂乙二醇35份、发泡剂偶氮二甲酰胺6份加入高速混合机中高速搅拌5分钟，将混 合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融发泡，共混温度为120°C。实施例2:将聚3-羟基丁酸酯-3-羟基己酸酯(PHBHHx，3_羟基己酸摩尔含量为12% ) 100 份、增塑剂丙二醇15份、发泡剂偶氮二碳酸二异丙酯1. 5份加入高速混合机中高速混合5 分钟，其他同实施例1，得到发泡材料。实施例3 将聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV，3_羟基戊酸摩尔含量为15% ) 100份、甘油5份、 环氧大豆油15份、碳酸氢钠3. 5份加入高速混合机中高速混合5分钟，其他同实施例1，得 到发泡材料。实施例4 P3HB4HB(4HB摩尔含量为10% )80份、PBS20份、乙酰化单甘油酯20份、偶氮二甲 酰胺2. 5份、ZnOO. 5份、载银无机抗菌剂3. 5份加入高速混合机中高速混合5分钟，其他同 实施例1，得到发泡材料。实施例5 将P3HB4HB0HB摩尔含量为10% ) 60份、PBS30份、PCLlO份、山梨醇6份、乙二醇 15份、偶氮二甲酰胺2. 5份、ZnOO. 5份、季磷盐聚合物抗菌剂3. 0份、除臭剂活性炭5份加 入高速混合机中高速混合5分钟，其他同实施例1，得到发泡材料。实施例6 将PBS100份、山梨醇40份、碳酸铵8份、抗氧化剂四〔β -(3，5_ 二叔丁基_4_羟 基苯基)丙酸〕季戊四醇酯1. 5份、润滑剂硬脂酸1. 0份、成核剂二氧化硅1. 5份加入高速 混合机中高速混合5分钟，其他同实施例1。得到发泡材料。实施例7:将PHAs50份、PBS50份、山梨醇18份、偶氮二甲酰胺2. 0份加入高速混合机中高 速混合5分钟，其他同实施例1。得到发泡材料。实施例8 将PHAs60份、PBS40份、甘油20份、偶氮二碳酸二异丙酯3. 0份加入高速混合机 中高速混合5分钟，其他同实施例1。得到发泡材料。分别对实施例1-6所制备的发泡材料进行性能检测，检测结果如表1所示表一
权利要求
1.一种可完全生物降解发泡材料，由可完全生物降解树脂、增塑剂、发泡剂制备而成， 其特征在于以重量计，所述可完全生物降解树脂为100份，增塑剂为1-40份，发泡剂为 0. 5-10 份。
2.如权利要求1所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于以重量计，所述可完全 生物降解树脂为100份，增塑剂为5-25份，发泡剂为0. 5-5份。
3.如权利要求2所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于以重量计，所述可完全 生物降解树脂为100份，增塑剂为15-25份，发泡剂为1. 5-3. 5份。
4.如权利要求1所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于所述可完全生物降解 树脂为PHAs、PBS、PCL中的任意一种或二种以上组合物。
5.如权利要求4所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于所述可完全生物降解 树脂为PHAs或PHAs与PBS的混合物或PHAs、PBS与PCL的混合物。
6.如权利要求5所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于所述PHAs为P3HB4HB。
7.如权利要求1所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于还添加有抗菌剂和发 泡助剂，所述抗菌剂为0. 1-5份，发泡助剂为0. 1-3份。
8.如权利要求6所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于所述抗菌剂是有机抗 菌剂或无机抗菌剂或二者混合物，所述发泡助剂是ZnO或尿素。
9.如权利要求1所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于所述发泡剂是偶氮二 甲酰胺、偶氮二碳酸二异丙酯、碳酸氢钠、碳酸铵中任意一种或二种以上混合物，所述增塑 剂是柠檬酸酯类、环氧大豆油、乙酰化单甘油酯、甘油、山梨醇、乙二醇、丙二醇、聚乙二醇中 一种或2种以上混合物。
10.如权利要求1所述的可完全生物降解发泡材料，其特征在于在所述发泡材料中还 添加有其他助剂，所述其他助剂是抗氧化剂、润滑剂、成核剂、除臭剂中任意一种或多种混 合物。
11.如权利要求1-10任意一项所述的可完全生物降解发泡材料在制备鞋底材料、沙发 垫材料、地毯材料、床垫材料中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种可完全生物降解发泡材料，由可完全生物降解树脂、增塑剂、发泡剂制备而成，其特征在于以重量计，所述可完全生物降解树脂为100份，增塑剂为1-40份，发泡剂为0.5-10份。本发明公开的发泡材料具有较好的韧性和弹力，也具有非常优异的弹性和耐磨性能。
文档编号C08J9/10GK102051031SQ20091011014
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者张向南, 蓝小平, 钟路华 申请人:深圳市意可曼生物科技有限公司