一种可发泡的生物降解珠粒材料及其发泡珠粒制造技术

本发明专利技术涉及一种可发泡的生物降解珠粒材料及其发泡珠粒，其特征在于：所述可发泡的生物降解珠粒材料为双层结构，包括可降解保护壳层和生物可降解芯层，所述可降解保护壳层占珠粒总质量的10

【技术实现步骤摘要】
一种可发泡的生物降解珠粒材料及其发泡珠粒


[0001]本专利技术涉及生物降解材料领域，尤其涉及一种可发泡的生物降解珠粒材料及其发泡珠粒。

技术介绍

[0002]发泡材料由于其重量轻、隔热性能、缓冲性能、隔音效果优异，在农业、交通运输、包装、医疗等领域具有广泛的应用。市场上主流的发泡材料主要有发泡聚苯乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚乙烯、发泡PET、发泡聚氨酯等发泡树脂，但这些发泡树脂中的大多数材料都是不可生物降解的，大量使用会造成严重的生态环境污染。同时，农业污染尤其是鹅类等畜禽的粪便的污染日益严重，严重制约了畜禽业的发展。随着最近环保政策的推动，开发绿色可降解的发泡材料，在解决材料污染、鹅粪等畜禽粪便污染上具有重要的意义。
[0003]近年来国内外对PLA发泡材料的需求量逐年上升，但其在应用过程中，一方面受限于其过低的高温熔体强度，发泡过程中，泡孔易破裂导致严重的泡孔聚并或开孔现象，另一方面PLA树脂在釜压水相发泡过程易高温水解，导致最终发泡制件的性能较差。虽然通过加入大量耐水解剂与PLA接枝反应，可以改善其在高温高压发泡环境中的降解并提高其熔体强度，但是在使用后进入到堆肥降解阶段，大量耐水解剂会导致PLA的水解速率减慢，阻碍了PLA的生物降解过程。例如专利号为CN202110457816.7(申请公布号为CN113372605A)的中国专利技术专利《一种核壳结构的可发性聚乳酸复合微粒、发泡珠粒及其成型制件的制备方法》公开了一种核壳结构的可发性聚乳酸复合微粒，其壳层聚合物使用可降解聚酯、耐水解剂、相容剂、润滑剂等原料熔融共混制备，由于其壳层聚合物加入疏水性较强的碳化二胺作为耐水解剂，可以改善泡孔的稳定性，但是会影响到后期的堆肥降解速率。
[0004]另外，虽然部分专利公开了使用后可以快速降解的聚乳酸发泡珠，但是仍旧存在材料浪费和成本高昂的问题。例如专利号为CN202010606580.4(申请公布号为CN111704789A)的中国专利技术专利《一种具有水解保护壳结构的可发性聚乳酸生物降解微粒及其发泡珠粒》公开了一种具有水解保护壳结构的可发性聚乳酸生物降解微粒，该微粒通过在发泡过程中水解保护壳层逐渐被溶解，从而保护芯层不被水解并使其具有较高的发泡倍率和稳定的泡孔结构，同时，在生物降解芯层发泡完成并脱离所述水相分散体系时，所述水解保护壳层刚好被溶解殆尽，露出易水解的聚乳酸生物降解芯层。但是使用这种方法，一方面影响到材料的投入产出比，具有一定的材料浪费，另一方面水解保护壳层水解后的水溶液存在小分子量的聚乳酸树脂，废水处理成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对上述问题提供一种节约成本、发泡时结构稳定、发泡后的降解速度快的可发泡的生物降解珠粒材料及其发泡珠粒。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可发泡的生物降解珠粒材料，其特征在于：所述可发泡的生物降解珠粒材料为双层结构，包括可降解保护壳层和生物
可降解芯层，所述可降解保护壳层占珠粒总质量的10
‑
30％；所述内生物可降解芯层占珠粒总质量的70
‑
90％。
[0007]优选地，所述可降解保护壳层含有聚乳酸树脂74
‑
94.7重量份，温敏聚合物树脂5
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20重量份，成核剂0.1
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5重量份，润滑剂0.2
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1重量份，所述生物可降解芯层含有聚乳酸树脂79
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98.7重量份，扩链剂1
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15重量份，成核剂0.1
‑
5重量份，润滑剂0.2
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1重量份。
[0008]优选地，所述可降解保护壳层以及生物可降解芯层的聚乳酸树脂都为L
‑
乳酸均聚物、D
‑
乳酸均聚物、L
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乳酸与D
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乳酸的共聚物中的一种或多种，在190℃，2.16kg条件下，所述聚乳酸树脂熔融指数≤10g/10min。
[0009]优选地，所述可降解保护壳层以及生物可降解芯层的聚乳酸树脂为L
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乳酸均聚物。
[0010]优选地，所述可降解保护壳层的温敏聚合物树脂为N
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异丙基丙烯酰胺、N
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丙烯酰基亚氨基二乙酸二乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯通过RAFT聚合制备得到的嵌段聚合物树脂。
[0011]优选地，所述可降解保护壳层的温敏聚合物树脂为N
‑
异丙基丙烯酰胺。
[0012]优选地，所述可降解保护壳层以及生物可降解芯层的成核剂为滑石粉、碳酸钙、高岭土、蒙脱土、硼酸锌、纳米二氧化硅的一种或多种。
[0013]优选地，所述可降解保护壳层含有成核剂0.1
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2.5重量份；所述生物可降解芯层含有成核剂0.1
‑
2.5重量份。
[0014]优选地，所述可降解保护壳层以及生物可降解芯层的润滑剂为酰胺类润滑剂或硬脂酸类润滑剂。
[0015]优选地，所述可降解保护壳层以及生物可降解芯层的润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺或硬脂酸锌。
[0016]优选地，所述生物可降解芯层的扩链剂为含异氰酸酯类、马来酸酐类、环氧类等共聚物的一种或多种按任意比例的混合物。
[0017]优选地，所述生物可降解芯层的扩链剂为苯乙烯
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甲基丙烯酸和甲酯
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甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
[0018]优选地，所述生物可降解芯层含有扩链剂1
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5重量份。
[0019]本专利技术还提供一种可降解发泡珠粒材料，其特征在于：是由所述的可发泡的生物降解珠粒材料在水相分散介质中发泡得到的。
[0020]本专利技术还提供一种制备可降解发泡珠粒材料的方法，其特征在于：将所述可发泡的生物降解珠粒材料均匀分散在水相分散介质中，向高压釜中通入二氧化碳置换空气后，升温升压使得二氧化碳能够渗透到生物降解珠粒材料的内部，保温保压一定时间后将生物降解微粒连同水相分散介质一同释放到常温常压环境中，在瞬间压力差作用下，生物降解珠粒内部的高压使其瞬间发泡膨胀，从而制备得到可降解发泡珠粒材料；所述发泡时保温保压的温度为120
‑
165℃，压力为2
‑
6MPa；所述发泡时使用发泡剂，发泡剂为二氧化碳、氮气、丁烷、戊烷、庚烷中的一种或多种按任意比例的混合发泡剂。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：可发泡的生物降解珠粒材料采用双层结构，外层为耐水解的可降解保护壳层，其通过聚乳酸与温敏聚合物接枝反应，消耗聚乳酸未封端的羧基，形成的梳状聚合物能够提高聚乳酸的高温熔体强度；温敏聚合物在高温发泡过
程中具有较强的疏水性，可以保护接枝的聚乳酸端基，提高接枝聚乳酸链段在高温釜压发泡中的耐水解性能，一方面，避免普通疏水的耐水解剂对聚乳酸封端后带来的降解速度变慢的问题，另一方面，避免通过保护层溶解的方式起到保护作用，减少材料浪费，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可发泡的生物降解珠粒材料，其特征在于：所述可发泡的生物降解珠粒材料为双层结构，包括可降解保护壳层和生物可降解芯层，所述可降解保护壳层占珠粒总质量的10
‑
30％；所述内生物可降解芯层占珠粒总质量的70
‑
90％。2.根据权利要求1所述的可发泡的生物降解珠粒材料，其特征在于：所述可降解保护壳层含有聚乳酸树脂74
‑
94.7重量份，温敏聚合物树脂5
‑
20重量份，成核剂0.1
‑
5重量份，润滑剂0.2
‑
1重量份，所述生物可降解芯层含有聚乳酸树脂79
‑
98.7重量份，扩链剂1
‑
15重量份，成核剂0.1
‑
5重量份，润滑剂0.2
‑
1重量份。3.根据权利要求1所述的可发泡的生物降解珠粒材料，其特征在于：所述可降解保护壳层以及生物可降解芯层的聚乳酸树脂都为L
‑
乳酸均聚物、D
‑
乳酸均聚物、L
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乳酸与D
‑
乳酸的共聚物中的一种或多种，在190℃，2.16kg条件下，所述聚乳酸树脂熔融指数≤10g/10min。4.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾惠言，陈淑芳，吴银良，付岩，宋佳巍，戴久丽，
申请(专利权)人：宁波市农业科学研究院，
类型：发明
国别省市：