生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法技术

本发明专利技术提供了生物降解高分子可发泡材料、发泡物的制造方法，其原料物系由原料物系１）：乳酸聚合物，脂肪族－芳香族嵌段共聚酯，成核剂和原料物系２）：发泡剂构成，原料物系１）和２）分别连续加入已预热的螺杆挤出机，经历受热混合、塑化和／或熔融后通过螺杆挤出机机头挤出成为可发泡物或发泡物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物降解高分子材料制造成型领域，涉及一种生物降解材料或成型品的制造方法，特别涉及。
技术介绍
目前，国内塑料包装物年产量在2000千吨以上，一次性包装制品约占30％，所产塑料垃圾约600千吨，农用塑料地膜产量约300千吨，一次性塑料医疗用品约200千吨，每年所产塑料垃圾达1000千吨以上，是“白色污染”的重要来源之一。 使用可降解高分子材料是减少传统塑料污染的有效途径之一。尽管目前开发的可降解高分子材料尚未彻底解决日益严重的″白色污染″问题，但它仍然是一条缓解矛盾的有效途径。它的出现不仅扩大了高分子材料的功能，缓解了人类和环境的关系，而且从合成技术上展示了生物技术的威力和前景，将是21世纪新材料发展的重要领域。 聚乳酸是令人关注的可生物全降解高分子材料之一，聚乳酸无毒、具有良好的生物相容性、良好的防潮、耐油脂和密闭性。聚乳酸的生产主要是通过生物法将淀粉/葡萄糖转化成乳酸，然后再通过化学法进行高分子聚合反应，生成聚乳酸。聚乳酸在常温下性能稳定，但在高温或富氧及微生物的作用下会自动降解。使用后它能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，非常有利于发展绿色制造业和环境保护。 以聚乳酸等生物全降解高分子材料制备发泡材料及其制品，并以其取代不可降解的聚苯乙烯等传统化工热塑性塑料的发泡材料及其制品具有非常的现实意义，非常有利于发展绿色制造业和环境保护。 中国专利公开说明书CN200310115826.4公开了一种可生物降解的聚乳酸塑料制备方法，该塑料按重量百分数计，由60-97％的聚乳酸，1-10％的过氧化物，1-20％的发泡剂以及1-5％的成核剂组成，其中所用发泡剂为化学发泡剂；该塑料原料物系经混合均匀在密炼机或开炼机中混炼后，在热压机上模压成型，经交联后在油浴中，烘箱中或热压机上进行发泡。 中国专利公开说明书CN200310110047.5公开了一种含扩链剂可生物降解的聚乳酸泡沫塑料及其制备方法，所制备的泡沫塑料由75-97.5％的分子量为3-100万，Tg为40-60℃的聚乳酸，1-10％的扩链剂，0.5-10％的化学发泡剂，1-5％的成核剂组成；其制备过程为先将原材料按比例在一容器中混合均匀，后在密炼机里混炼，然后将该预混物在热压机上模压成型，最后在油浴中或是烘箱中进行自由发泡。 这两份专利公开说明书所公开的技术之主要缺陷在于产品发泡不够均匀。 中国专利公开说明书CN03160150.2公开了一种聚乳酸的发泡方法与其发泡体，该方法之特征在于，该方法至少包含混合聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核剂、内滑剂与外滑剂，使其形成一发泡前驱物；将该前驱物加入一压出机，对其进行压出成型步骤，并同时加入发泡剂，以获得聚乳酸发泡体，该聚乳酸，该脂肪族-芳香聚酯的共聚物，该成核剂，该内滑剂，该外滑剂与该发泡剂的重量等分数为60-95，1-40，0.2-3.0，0，2-3.0与1-12。然而，该专利公开说明书未确定发泡剂加入的位置。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供生物降解高分子可发泡材料、发泡物原料组分构成，克服现有生物全降解发泡物原料组分构成存在的缺陷。 本专利技术的另一目的是提供生物降解高分子可发泡材料、发泡物的制造方法，克服现有生物全降解发泡物制造技术存在的缺陷。 本专利技术的一个显著特点是，按照本专利技术制造出的高分子发泡物的泡孔分布均匀，发泡物具有优良的抗热变形性、抗渗透性、机械强度和/或柔性，可完全生物降解。 本专利技术的另一显著特点是按照本专利技术制造出的高分子发泡物没有化学物渗析现象，可广泛用于备类食品包装、医药、医疗器械或器皿制造领域。 本专利技术涉及的生物降解高分子可发泡材料、发泡物是按重量百分比由原料物系1)乳酸聚合物1-96.9％、脂肪族-芳香族嵌段共聚酯0-96.9％、成核剂1-10％，和原料物系2)发泡剂0.1-20％构成。 本专利技术涉及的生物降解高分子可发泡材料、发泡物的制造方法包括下列步骤A)将原料物系1)投入混合装置均匀混合后，或不经过混合装置混合直接分别计量连续加入已预热的螺杆挤出机第一区的进料口(主进料口)，使原料物系1)在螺杆旋转作用下，朝挤出机机头方向运动，经历受热混合、塑化和/或熔融；B)将原料物系2)经混合后或不经过混合直接分别计量，通过设置在该机器熔融区段的进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或表面上；C)使整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过螺杆挤出机机头挤出，随即成为可发泡物或发泡物；D)使可发泡物通过热切造粒、冷却造粒、切条或切片装置成为粒料、切条料或片料，使发泡物冷却定型、叠平、剪切、成板片和/或收卷，或使发泡物直接或成板片后进入压延机、热成型机、压制成型机和/或相应辅助装置制造出各种泡沫制品。 其中，螺杆挤出机机头包括具有一个圆环形间隙的机头以及具有一个长方形间隙的机头(T型机头)，前者可使整个原料物系熔体被挤出后随即成为管状发泡物；后者可使整个原料物系熔体被挤出后随即成为板片状发泡物。优选为采用前者。 螺杆挤出机机头还包括异型材形成机头和线、棒材、中空制品形成机头。 可发泡粒料、切条料或切片料可供现有成型设备及采用现有技术制造发泡线棒材、单层或多层复合发泡板片材、中空发泡制品、热成型发泡制品、模塑发泡品或压制发泡品。 本专利技术所采用的乳酸聚合物是L-型乳酸聚合物，D-型乳酸聚合物，L/D-型乳酸聚合物或它们的混合物中的一种或多种；其中，L/D-型乳酸聚合物中L-型乳酸和D-型乳酸的重量比为95∶5-60∶40或5∶95-40∶60。 本专利技术所采用的脂肪族-芳香族嵌段共聚酯包括脂肪族二醇和脂肪族及芳香族二羟酸形成的共聚酯。 本专利技术所采用的成核剂是通用级或纳米级的滑石粉、碳酸粉、碳酸钙、氧化锌、氧化钙、二氧化硅、氧化铝、木粉、纤维素粉中的一种或多种。 本专利技术所采用的发泡剂包括氮气，二氧化碳，丁烷，戊烷，己烷，异丁烷，乙醇，水或它们的混合物中的一种或多种。它们可以被分别计量，通过设置在机器塑化、熔融/均化区段的一个或多个进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或表面上；优选为通过设置在机器熔融区段的一个或多个进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或表面上。其中，最佳是采用丁烷，戊烷，己烷，异丁烷，乙醇或它们的混合物中的一种或多种来制造可发泡物，采用氮气，二氧化碳或它们的混合物来制造发泡物。 本专利技术涉及的允许本领域技术人员根据具体制造成型装置状况和产品要求，在原料物系1)中或在螺杆挤出机第一区的进料口(主进料口)加入适量的稳定剂、避鼠剂、填充剂、阻燃剂、改性剂、加工助剂、偶联剂、乳化剂、尿素及其衍生物、着色剂或其它聚合物中的一种或多种。 按照本专利技术采用的螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机，双螺杆挤出机或多螺杆挤出机；优选为双螺杆挤出机。螺杆挤出机的长径比大于等于19，螺杆挤出机可以不包含抽真空装置，但较佳的是采用包含至少一个抽真空口及连有相应的抽真空装置的塑化、熔融螺杆挤出机，且其工作真空度控制在50MPa-0.01MPa。 按照本专利技术采用的螺杆挤出机的主进料口区工作温度低于100℃；其它各区本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特征在于该高分子可发泡材料、发泡物按重量百分比由原料物系１）：乳酸聚合物１－９６．９％、脂肪族－芳香族嵌段共聚酯０－９６．９％、成核剂１－１０％，和原料物系２）：发泡剂０．１－２０％构成；其制造方法包括：将原料物系１）投入混合装置均匀混合后，或不经过混合装置混合直接分别计量连续加入已预热的螺杆挤出机第一区的进料口（主进料口），使原料物系１）在螺杆旋转作用下，朝挤出机机头方向运动，经历受热混合、塑化和／或熔融；将原料物系２）经混合后或不经过混合直接分别计量，通过设置在该机器熔融区段的进料口（副进料口）连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系１）内和／或表面上；使整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过螺杆挤出机机头挤出成为可发泡物或发泡物；使可发泡物通过热切造粒、冷却造粒、切条或切片装置成为粒料、切条料或片料，使发泡物冷却定型、叠平、剪切、成板片和／或收卷，或使发泡物直接或成板片后进入压延机、热成型机、压制成型机和／或相应辅助装置制造出各种泡沫制品。

【技术特征摘要】
1.生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特征在于该高分子可发泡材料、发泡物按重量百分比由原料物系1)乳酸聚合物1-96.9％、脂肪族-芳香族嵌段共聚酯0-96.9％、成核剂1-10％，和原料物系2)发泡剂0.1-20％构成；其制造方法包括将原料物系1)投入混合装置均匀混合后，或不经过混合装置混合直接分别计量连续加入已预热的螺杆挤出机第一区的进料口(主进料口)，使原料物系1)在螺杆旋转作用下，朝挤出机机头方向运动，经历受热混合、塑化和/或熔融；将原料物系2)经混合后或不经过混合直接分别计量，通过设置在该机器熔融区段的进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或表面上；使整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过螺杆挤出机机头挤出成为可发泡物或发泡物；使可发泡物通过热切造粒、冷却造粒、切条或切片装置成为粒料、切条料或片料，使发泡物冷却定型、叠平、剪切、成板片和/或收卷，或使发泡物直接或成板片后进入压延机、热成型机、压制成型机和/或相应辅助装置制造出各种泡沫制品。2.根据权利要求1所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特征在于所述的乳酸聚合物是L-型乳酸聚合物，D-型乳酸聚合物，L/D-型乳酸聚合物或它们的混合物中的一种或多种；其中，L/D-型乳酸聚合物中L-型乳酸和D-型乳酸的重量比为95∶5-60∶...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘津平，
申请(专利权)人：刘津平，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]