一种生物降解的微发泡聚乳酸材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物降解的微发泡聚乳酸材料，按照重量份数计算，包括以下成分：聚乳酸树脂60～85份、生物聚酯树脂5～25份、聚联苯胺

【技术实现步骤摘要】
一种生物降解的微发泡聚乳酸材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及聚乳酸材料领域，具体涉及一种生物降解的微发泡聚乳酸材料的制备方法。

技术介绍

[0002]聚乳酸树脂(PLA)拥有可生物降解和植物来源两大优势，可进行热塑性的加工成型，以其制备的发泡材料可应用在缓冲包装、一次性餐饮具和一次性个人生活用品等许多领域，应用前景广阔。目前，在聚乳酸的发泡过程中存在较大的问题，PLA的分子链上的支链数量少，熔体粘度和熔体强度低，熔体粘弹性差，而且普通的PLA熔体对温度较敏感，导致发泡时气泡壁膜强度不足、气泡易破裂、发泡成型困难，难以得到发泡倍率稳定和均匀的发泡材料。提高PLA的熔体强度，就需要在高分子链上引入支链结构，从而改变PLA的熔体流变性特、耐热性能、熔体力学性能，同时也对PLA的生物降解性能的带来了一些影响，适当延缓降解周期、延长使用时效。
[0003]以上列出方法中的原材料分别采用了普通聚乳酸、共混改性聚乳酸、化学接枝聚乳酸，中间工艺基本都是经过双螺杆挤出机中挤出造粒，发泡工艺都是采用超临界流体作为物理发泡剂，将含物理发泡剂的树脂熔融物，从机头模口挤出时由高压变为常压，溶于树脂熔融物内的发泡剂分解气体发生减压膨胀，得到泡沫结构的片材，生产流程对设备和工艺都有非常苛刻的要求，而且聚合物于发泡气体中进行饱和处理的工艺也非常的耗费能源和占用大量时间，生产产品的发泡倍率偏差较大，无法提供质量稳定的聚乳酸基发泡材料。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种生物降解的微发泡聚乳酸材料的制备方法。
[0005]本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术公开了一种生物降解的微发泡聚乳酸材料，按照重量份数计算，包括以下成分：
[0007]聚乳酸树脂60～85份、生物聚酯树脂5～25份、聚联苯胺
‑
吡啶
‑
苯并咪唑3
‑
10份、引发剂 0.1～0.5份、抗氧剂0.3～1份、多官能团单体1～2份、植物纤维粉0～5份、淀粉0～15份、无机粉体0～5份、偶联剂0.1～2份、扩链剂0.1～0.6份、分散剂0.5～2份、有机成核剂0.1～2份、发泡剂0.1～2 份。
[0008]优选地，所述聚乳酸树脂为熔融指数在0.1～30g/10min的工业级聚乳酸树脂，所述生物聚酯树脂为熔融指数在0.1～30g/10min的工业级PBAT树脂或PBS树脂。
[0009]优选地，所述聚联苯胺
‑
吡啶
‑
苯并咪唑的制备方法为：
[0010](1)称量3,3
‑
二氨基联苯胺混合于N
‑
甲基吡咯烷酮内，通入氮气作为保护气，升温至 80
‑
110℃，保温搅拌0.5
‑
1h，形成反应液A；其中，3,3
‑
二氨基联苯胺与N
‑
甲基吡咯烷酮的质量比是1:8
‑
12；
[0011](2)称量2,6
‑
二羧酸吡啶投入反应液A中，再依次加入锡粉和五氧化二磷，混合搅拌0.5
‑
1h，形成反应液B；其中，2,6
‑
二羧酸吡啶与反应液A的质量比是0.78:8
‑
12，锡粉的加入量是2,6
‑ꢀ
二羧酸吡啶质量的2％
‑
5％，五氧化二磷的加入量是2,6
‑
二羧酸吡啶质量的60％
‑
80％；
[0012](3)将反应液B一段升温至120
‑
140℃，搅拌混合3
‑
6h；然后二段升温至180
‑
200℃，继续搅拌混合12
‑
15h，形成反应液C；
[0013](4)将反应液C在去离子水内出料，然后离心收集固体产物，在真空箱内干燥，即得到聚联苯胺
‑
吡啶
‑
苯并咪唑。
[0014]优选地，所述的引发剂为粉状的有机过氧化物；优选为过氧化苯甲酰(BPO)。
[0015]优选地，所述的抗氧剂为粉状的酚类抗氧剂，优选为抗氧剂1010。
[0016]优选地，所述的多官能团单体为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)，优选为季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)。
[0017]优选地，所述的植物纤维粉为植物纤维的烘干粉体，包括木粉、竹粉、麻纤粉、麸皮粉、秸秆粉、芦苇粉、甘蔗渣、咖啡渣中的至少一种，细度为100～500目。
[0018]优选地，所述淀粉包括玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉的至少一种，细度为100～300目。
[0019]优选地，所述无机粉体为轻质碳酸钙、硅酸钙、硫酸钙、沸石粉、白炭黑、玻纤粉中的至少一种，细度为1000～10000目。
[0020]优选地，所述扩链剂为聚合型环氧官能化的化合物，优选山西化工研究院的KL
‑
E系列聚合型环氧官能化扩链剂。
[0021]优选地，所述偶联剂为铝酸脂偶联剂或硼酸酯偶联剂，优选扬州立达的复合硼酸酯偶联剂LD
‑
300P。
[0022]优选地，所述分散剂为N,N'
‑
乙撑双硬脂酰胺(EBS)、山梨醇、甘油中的一种。
[0023]优选地，所述有机成核剂为芳基酰肼化合物，购买自山西化工研究院的聚乳酸成核剂TMC
‑
328。
[0024]优选地，所述发泡剂是环保发泡剂，优选为OBSH发泡剂或自制柠檬酸系发泡剂，自制柠檬酸系发泡剂为柠檬酸和小苏打等当量配置得到。
[0025]第二方面，本专利技术公开了一种生物降解的微发泡聚乳酸材料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]第一步，制备高熔体强度聚乳酸树脂：
[0027]称取聚乳酸树脂、抗氧剂，在混合溶剂中溶解后，加入多官能团单体和引发剂，通过自由基聚合反应，得到预处理聚乳酸树脂；
[0028]称取聚联苯胺
‑
吡啶
‑
苯并咪唑，与预处理聚乳酸树脂混合在氯仿内，室温下搅拌3
‑
8h，除去氯仿，得到高熔体强度聚乳酸树脂；
[0029]第二步，制备发泡剂母粒：
[0030](1)称取淀粉、植物纤维粉、无机粉体置于高温混料机中低速(50
‑
300转/分钟)搅拌烘干，机体壁温控制在80～130℃，时间控制在15～30分钟，然后用食用酒精3～10倍稀释偶联剂，在5～10分钟内将稀释好的偶联剂滴加到混料机中，再高速(500～1000转/分钟)搅拌5～20分钟后，干燥并自然冷却，得到发泡助剂；
[0031](2)将生物聚酯树脂、发泡助剂(包含：植物纤维粉、淀粉、无机粉体、偶联剂、扩链剂、分散剂、有机成核剂)、发泡剂按比例称量，在混料机中搅拌均匀后加入双螺杆挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物降解的微发泡聚乳酸材料，其特征在于，按照重量份数计算，包括以下成分：聚乳酸树脂60～85份、生物聚酯树脂5～25份、聚联苯胺
‑
吡啶
‑
苯并咪唑3
‑
10份、引发剂0.1～0.5份、抗氧剂0.3～1份、多官能团单体1～2份、植物纤维粉0～5份、淀粉0～15份、无机粉体0～5份、偶联剂0.1～2份、扩链剂0.1～0.6份、分散剂0.5～2份、有机成核剂0.1～2份、发泡剂0.1～2份。2.根据权利要求1所述的一种生物降解的微发泡聚乳酸材料，其特征在于，所述聚乳酸树脂为熔融指数在0.1～30g/10min的工业级聚乳酸树脂，所述生物聚酯树脂为熔融指数在0.1～30g/10min的工业级PBAT树脂或PBS树脂。3.根据权利要求1所述的一种生物降解的微发泡聚乳酸材料，其特征在于，所述聚联苯胺
‑
吡啶
‑
苯并咪唑的制备方法为：(1)称量3,3
‑
二氨基联苯胺混合于N
‑
甲基吡咯烷酮内，通入氮气作为保护气，升温至80
‑
110℃，保温搅拌0.5
‑
1h，形成反应液A；其中，3,3
‑
二氨基联苯胺与N
‑
甲基吡咯烷酮的质量比是1:8
‑
12；(2)称量2,6
‑
二羧酸吡啶投入反应液A中，再依次加入锡粉和五氧化二磷，混合搅拌0.5
‑
1h，形成反应液B；其中，2,6
‑
二羧酸吡啶与反应液A的质量比是0.78:8
‑
12，锡粉的加入量是2,6
‑
二羧酸吡啶质量的2％
‑
5％，五氧化二磷的加入量是2,6
‑
二羧酸吡啶质量的60％
‑
80％；(3)将反应液B一段升温至120
‑
140℃，搅拌混合3
‑
6h；然后二段升温至180
‑
200℃，继续搅拌混合12
‑
15h，形成反应液C；(4)将反应液C在去离子水内出料，然后离心收集固体产物，在真空箱内干燥，即得到聚联苯胺
‑
吡啶
‑
苯并咪唑。4.根据权利要求1所述的一种生物降解的微发泡聚乳酸材料，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋苏臣，张建纲，沈坤良，孟涵，
申请(专利权)人：扬州惠通新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：