一种可降解PLA/PBAT的挤出发泡珠粒及其制备方法技术

本申请涉及一种可降解PLA/PBAT的挤出发泡珠粒及其制备方法，包括以下步骤：(1)将含有聚乳酸PLA、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBAT、扩链剂和成核剂的原料混合，得到预混物；(2)将(1)中得到的所述预混物经过干燥后与发泡剂混合，发泡，挤出，切割，得到所述PLA/PBAT发泡珠粒。能够连续在串联挤出系统中完成混合、造粒、切粒、发泡等步骤，同时无废水排放，有利于解决传统釜压发泡制备相关发泡珠粒的低生产效率、易水解、发泡结构单一问题。所述可降解PLA/PBAT的挤出发泡珠粒其发泡倍率高达15～40倍，珠粒形态可为胶囊状、圆球状、条状、柱状或哑铃状发泡珠粒中的一种或多种。珠粒中的一种或多种。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解PLA/PBAT的挤出发泡珠粒及其制备方法


[0001]本申请涉及应用于高分子材料
，尤其涉及一种可降解PLA/PBAT的挤出发泡珠粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]环境污染和资源短缺是制约社会可持续发展的关键问题。随着全球环保意识、可持续发展理念的不断提升，聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)等绿色生物可降解塑料具有广阔的发展前景。
[0003]发泡生物可降解塑料因其基体内部含有大量多孔结构而具有质轻、隔音、隔热、吸能、节约材料、低成本等特性，同时具有生物可降解特性，在代替传统泡沫塑料(如聚氨酯、聚苯乙烯或聚乙烯等泡沫材料)应用于包装、建筑、日用品等领域具有独特的优势。其中超临界二氧化碳/氮气等物理发泡具有无毒、无害、不燃等优点，通过釜压发泡、注塑发泡、挤出发泡工艺可以获得低密度且孔径分布均匀的高分子发泡材料，例如CN 113087957 A公开了一种高倍发泡聚乳酸珠粒及其制备方法，通过釜压发泡方式实现了高倍20～40倍聚乳酸发泡的制备。然而釜压发泡方式通常需要在不同设备间完成造粒、干燥、釜压、发泡等步骤，如若能采用在同一机器上实现生物基发泡珠粒的连续化制备，具有重要意义。例如CN 113121971 A公开了一种聚乳酸超临界流体挤出发泡珠粒及其制备工艺，利用超临界流体挤出机搭配水下环切装置可批量制备出聚乳酸发泡珠粒。然而水下环切装置不仅造价高，而且会导致大量废水的产生，同时挤出口模处水对高温聚乳酸熔体具有一定的影响。另外，CN 112961395 A公布了一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法，利用PBAT能够改善PLA本身韧性低的问题。因此本申请拟利用超临界流体挤出装置搭配风冷模面热切装置实现可降解PLA/PBAT发泡珠粒的一步法连续批量生产。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本申请的目的在于提供一种可降解PLA/PBAT的挤出发泡珠粒及其制备工艺。以解决现有技术中的问题。
[0005]根据本申请的一个方面，提供一种PLA/PBAT发泡珠粒的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将含有聚乳酸、聚对苯二甲酸丁二醇酯、扩链剂和成核剂的原料混合，得到预混物；
[0007](2)将(1)中得到的所述预混物经过干燥后与发泡剂混合，发泡，挤出，切割，得到所述PLA/PBAT发泡珠粒。
[0008]所述预混物中，各组分的比例为：
[0009]聚乳酸60～100重量份；
[0010]聚对苯二甲酸丁二醇酯5～40重量份；
[0011]扩链剂0.1～2.0重量份；
[0012]成核剂0.1～3.0重量份。
[0013]可选地，所述预混物中，各组分的比例为：
[0014]聚乳酸60、65、70、75、80、85、90、95、100重量份中的一种或其中任意两者之间的范围值；
[0015]聚对苯二甲酸丁二醇酯5、10、15、20、25、30、35、40重量份中的一种或其中任意两者之间的范围值；
[0016]扩链剂0.1、0.5、1.0、1.5、2.0重量份中的一种或其中任意两者之间的范围值；
[0017]成核剂0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0重量份中的一种或其中任意两者之间的范围值。
[0018]所述扩链剂选自环氧化合物、二酸酐、二异氰酸酯、亚磷酸酯或二噁唑啉中的至少一种；
[0019]可选地，所述环氧化合物选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、(3,4
–
环氧环己基)甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
[0020]所述成核剂选自滑石粉、淀粉、竹粉、木粉、蒙脱土、空心玻璃微珠、黏土、碳酸钡、碳酸钙或海藻石中的至少一种。
[0021]所述干燥的温度为50～80℃；可选地，所述干燥的温度为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃中的一种或任意两者之间的范围值。
[0022]所述干燥的时间为6h～24h。可选地，所述干燥的时间为6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h中的一种或任意两者之间的范围值。
[0023]所述发泡剂为超临界流体；
[0024]可选地，所述超临界流体选自超临界二氧化碳和/或超临界氮气。
[0025]所述发泡剂的质量为所述预混物质量的2～7wt％，可选地，所述发泡剂的质量为所述预混物质量的2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％中的一种或任意两者之间的范围值。
[0026]根据本申请的另一个方面，提供一种上述的制备方法制备的PLA/PBAT发泡珠粒，所述PLA/PBAT发泡珠粒的发泡倍率为10～45倍。
[0027]所述PLA/PBAT发泡珠粒的宏观形态可为胶囊状、圆球状、条状、柱状或哑铃状发泡珠粒中的至少一种。
[0028]根据本申请的另一个方面，提供一种挤出发泡协同风冷热切设备，所述挤出发泡协同风冷热切设备用于生产上述的制备方法制备的PLA/PBAT发泡珠粒或上述的PLA/PBAT发泡珠粒；
[0029]所述挤出发泡协同风冷热切设备包括发泡机、挤出机和切粒机和冷却风机；
[0030]所述切粒机的刀头与所述挤出机的挤出模头贴合；
[0031]被切成粒状的所述PLA/PBAT发泡珠粒经过所述冷却风机吹出。
[0032]基于上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0033](a)称取PLA 60～100重量份、PBAT 5～40重量份、扩链剂0.1～3.0重量份、成核剂0.1～3.0重量份均匀混合后得到预混物；(b)将预混物放置在50℃～80℃烘箱中干燥后，加入挤出机内，并在挤出机螺杆中注入物理发泡剂，同时控制挤出机中熔体离开口模时温度在100℃～160℃之间，挤出发泡得到PLA/PBAT发泡材料；(3)在PLA/PBAT发泡材料离开口模
时，采用风冷模面热切装置对其进行切粒，收集得到可降解PLA/PBAT的挤出发泡珠粒。
[0034]如果不加入PBAT或者加入PBAT含量过少，会导致挤出发泡珠粒的韧性、泡孔不均匀和力学强度较差。如果PBAT加入量过大，会导致挤出发泡珠粒的开孔率过高、发泡倍率低的问题。
[0035]可选地，PBAT的添加量为10～30重量份。
[0036]如果不加入扩链剂或者扩链剂加入含量过低，在加工过程中基体熔体强度低，气体逃逸现象严重，会导致挤出发泡粒子的膨胀倍率低；如果扩链剂加入含量过高，在加工过程中基体熔体强度过高，不利于气泡生长，也会导致挤出发泡粒子的膨胀倍率低。
[0037]所述扩链剂为环氧化合物、二酸酐、二异氰酸酯、亚磷酸酯和二噁唑啉中的一种或多种。
[0038]可选地，扩链剂含量为0.2～2.0重量份。
[0039]成核剂主要是起降低能垒的作用和提供成核点，所述的成核剂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PLA/PBAT发泡珠粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将含有聚乳酸、聚对苯二甲酸丁二醇酯、扩链剂和成核剂的原料混合，得到预混物；(2)将(1)中得到的所述预混物经过干燥后与发泡剂混合，发泡，挤出，切割，得到所述PLA/PBAT发泡珠粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预混物中，各组分的比例为：聚乳酸60～100重量份；聚对苯二甲酸丁二醇酯5～40重量份；扩链剂0.1～2.0重量份；成核剂0.1～3.0重量份。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述扩链剂选自环氧化合物、二酸酐、二异氰酸酯、亚磷酸酯或二噁唑啉中的至少一种；优选地，所述环氧化合物选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、(3,4
–
环氧环己基)甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述成核剂选自滑石粉、淀粉、竹粉、木粉、蒙脱土、空心玻璃微珠、黏土、碳酸钡、碳酸钙或海藻石中的至少一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为50～80...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄朋科，吴飞，罗海斌，苏耀卓，郑文革，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：