一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料及其制备方法与流程

本发明涉及发泡材料，具体涉及一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着社会科技的发展，塑料制品在日常生活中随处可见，塑料制品给我们带来极大的便利，但是目前塑料污染问题给人类和自然环境带来极大的危害，怎样降低塑料污染问题是一件迫在眉睫的事情。

2、针对塑料污染问题，通过制备可降解塑料在一定程度上能够较好的解决塑料污染，目前可降解塑料主要包括聚乳酸、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯和聚丁二酸丁二醇酯等。其中聚乳酸的研究是比较成熟的，聚乳酸不仅是可降解的，还是生物基来源，因此聚乳酸材料的制备能够较好的缓解塑料污染问题。但是聚乳酸原料的高成本阻碍了其在市场的推广，有效降低聚乳酸成本能够促进其快速发展。

3、塑料的微孔发泡技术是将塑料与一些超临界流体混合制备成微孔发泡材料，微孔发泡技术是一种物理发泡方法，所用的发泡剂是co2和n2等气体，相较于传统的化学发泡而言，微孔发泡不会因发泡剂而带来产品的易燃易爆以及有毒气体的溢出，从而在使用过程中非常安全和便捷。此外微孔材料由于其较小的泡孔的尺寸和较高的泡孔密度，其具有较好的机械性能、保温隔热和隔音等性能。聚乳酸微孔发泡材料的制备能够降低材料的用量，从而降低材料的成本问题，进而促进其在日常生活中的应用。目前有许多关于聚乳酸微孔发泡材料的研究，但是大部分都是比较高的倍率和厚度，而这种聚乳酸材料泡孔结构差，机械性能大大降低以及厚度较高，无法正常替代日常生活中的许多产品。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料及其制备方法，解决以下技术问题：

2、现有的聚乳酸微孔发泡材料密度低、材料厚、表面粗糙和机械性能大幅下降。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)将聚乳酸、辅料和填料共混后挤出造粒，得到粒子；

6、(2)将粒子加入超临界挤出发泡设备中，向螺杆中注入超临界气体，形成均相体系，并通过出口模发泡，得到聚乳酸发泡材料；

7、(3)聚乳酸发泡材料通过挤出机挤出，后端的牵引设备调节材料表面光滑度，得到超薄超韧的聚乳酸微孔发泡材料。

8、作为本发明的进一步方案：所述聚乳酸在190℃、2.16kg的载荷下测定的熔融指数为0-15g/10min。

9、作为本发明的进一步方案：所述辅料为peg、pbs、pbat、sbs、tpu、eva中的一种或两种以任意比混合得到。

10、作为本发明的进一步方案：填料为滑石粉、云母片、粘土、蒙脱土、聚乙烯蜡、白油和成核剂以任意比混合得到。

11、作为本发明的进一步方案：成核剂为质量比为1:1的癸二酸二苯基二酰肼、苯基磷酸锌混合得到。

12、作为本发明的进一步方案：所述聚乳酸：辅料：填料的质量比为50-90:5-50:1-10。

13、作为本发明的进一步方案：所述超临界气体为超临界氮气、超临界二氧化碳中的一种或几种以任意比混合，超临界气体注气量为0-500g/h。

14、作为本发明的进一步方案：挤出造粒的机筒温度为150-210℃。

15、作为本发明的进一步方案：挤出发泡的挤出机料筒温度为200-140℃，挤出速度为0-500kg/h。

16、作为本发明的进一步方案：挤出机机头压力为5-20mpa，挤出机口模温度为110-170℃。

17、一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料,由上述任意一项制备方法制成。

18、作为本发明的进一步方案：所述发泡材料的密度为0.2-1.2g/cm3，厚度为0-5mm，断裂伸长率为50-200％，表面粗糙度(ra)为0.1-1.um。

19、本发明的有益效果：

20、(1)本发明的制备方法中采用可降解的聚乳酸作为主料，将聚乳酸与pbat、pbs和tpu等共混，明显的改善了聚乳酸的流动性和韧性。并采用超临界挤出发泡技术，降低了聚乳酸原料的用量，提高了材料韧性。解决了传统的聚乳酸挤出发泡得到的材料密度低、材料厚、表面粗糙和机械性能大幅下降等问题。

21、(2)本发明通过配方设计，在聚乳酸里面加入辅料和填料，填料中包含滑石粉、云母片、粘土、蒙脱土、聚乙烯蜡、白油，赋予配方良好的润滑体系，改善了材料的加工性以及产品的表面光滑度；而且本申请加入填料改善了聚乳酸的泡孔结构，使发泡材料的强度下降程度小，韧性明显优于实心片材。通过调节工艺参数，实现了聚乳酸较低的发泡倍率和厚度。最终实现了超临界挤出发泡制备超薄、超韧和表面光滑的聚乳酸微发泡材料，大大降低聚乳酸的原料成本，进而推动了聚乳酸在包装、运输和工业器件方面的应用。

技术特征：

1.一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸在190℃、2.16kg的载荷下测定的熔融指数为0-15g/10min。

3.根据权利要求1所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于，所述辅料为peg、pbs、pbat、sbs、tpu、eva中的一种或两种以任意比混合得到。

4.根据权利要求1所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于，填料为滑石粉、云母片、粘土、蒙脱土、聚乙烯蜡、白油、成核剂以任意比混合得到。

5.根据权利要求1所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于，所述聚乳酸：辅料：填料的质量比为50-90:5-50:1-10。

6.根据权利要求1所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于，所述超临界气体为超临界氮气、超临界二氧化碳中的一种或几种以任意比混合，超临界气体注气量为0-500g/h。

7.根据权利要求1所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于，挤出发泡的挤出机料筒温度为200-140℃，挤出速度为0-500kg/h。

8.根据权利要求1所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料的制备方法，其特征在于，挤出机机头压力为5-20mpa，挤出机口模温度为110-170℃。

9.一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料,其特征在于，由权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制成。

10.根据权利要求9所述的超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料，其特征在于，所述发泡材料的密度为0.2-1.2g/cm3，厚度为0-5mm，断裂伸长率为50-200％，表面粗糙度为0.1-1.um。

技术总结
本发明公开了一种超韧超薄的聚乳酸微孔发泡材料及其制备方法，涉及发泡材料技术领域。本发明将聚乳酸、辅料和填料共混后挤出造粒，得到粒子；再将粒子加入超临界挤出发泡设备中发泡，得到聚乳酸发泡材料；最后聚乳酸发泡材料通过后端的牵引设备调节材料表面光滑度，得到超薄超韧的聚乳酸微孔发泡材料。本发明实现了超临界挤出发泡制备超薄、超韧和表面光滑的聚乳酸微发泡材料，大大降低聚乳酸的原料成本，进而推动了聚乳酸在包装、运输和工业器件方面的应用。

技术研发人员：翁正升,潘常辉,汪彪
受保护的技术使用者：合肥华聚微科新材料有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31