一种二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法技术

一种二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法，属于高分子发泡材料技术领域。其特征在于，制备步骤为：将PPCCP、PLA、PGA和增韧剂按照质量比100﹕1~25﹕0~10﹕0~20备料后共混为发泡主材料；将发泡主材料和助剂混合后挤出发泡形成珠粒，然后将珠粒进一步发泡成型即得。本发明专利技术的主要利用PLA来改性PPCCP，得到尺寸稳定性和韧性优良的可发泡材料；该发泡材料能够生物降解，发泡倍率高；原料的生产成本较低，能够满足水产等产品的保温包装运输要求。足水产等产品的保温包装运输要求。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法


[0001]本专利技术属于高分子发泡材料
，具体涉及一种二氧化碳基生物可降解发泡材料。

技术介绍

[0002]目前的可降解生物基发泡材料主要以PLA为主，但是PLA的发泡倍率仅在40倍左右，且热变形温度也仅有50℃~55℃，而且PLA材料气体包裹性不足、原料价格相对较高，所以制备成本也较高。
[0003]中国专利CN113214618B公开了一种食品级耐热PLA发泡材料，通过使用可生物降解的助溶剂，将聚乳酸(PLA)和己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯的缩聚物(PBAT)共混得到PLA/PBAT合金；然后使用经过聚合的氨基酸对蒙脱土(MMT)进行插层处理得到有机蒙脱土；最后使用PLA/PBAT合金和有机蒙脱土混合挤出并进行发泡。尽管其使用聚合的氨基酸作为插层剂，实现了MMT在PLA/PBAT合金中的均匀分散，提高了PLA的熔体强度和热变形温度，但是其并没有解决制备成本高和发泡倍率低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种成本低、发泡倍率高的二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：1）将PPCCP、PLA、PGA和增韧剂按照质量比100﹕1~25﹕0~10﹕0~20备料后共混为发泡主材料；所述的增韧剂为PBAT或PCL；2）将发泡主材料和助剂按照质量比100﹕5~30混合，所述的助剂为增容剂、交联剂、成核剂和发泡剂的预混合物；然后采用双螺杆挤出机和单螺杆挤出机串联的方式挤出发泡形成珠粒，然后将珠粒进一步发泡成型即得。
[0006]本专利技术主要利用PLA来改性PPCCP，得到尺寸稳定性和韧性优良的可发泡材料；该发泡材料能够生物降解，热变形温度达到60℃，原料的生产成本较低，也能够满足水产等产品的保温包装运输要求。本发泡材料中，因为PPCCP本身对气体的包裹性好，在发泡加工的过程中能够有效的阻止发泡气体逃逸，所以发泡倍率较高，发泡倍率在55~100倍以上。
[0007]另外在一些韧性要求较高的包装方面，本专利技术中也需要加入聚己内酯（PCL）或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）作为增韧剂，来提高韧性，PPCCP还能提高PLA与PCL或PBAT的相容性，保证共混时均匀混合。
[0008]另外在一些需要快速降解和尺寸稳定性要求更高的领域，本专利技术可以加入适量PGA进行调节，可以进一步提高发泡倍率的同时调节发泡材料的结晶度，得到强度更高、尺寸稳定性更好，且降解更迅速的发泡材料。
[0009]优选的，步骤1）中所述的增韧剂为PBAT，PPCCP、PLA、PGA和PBAT的质量比100﹕5~
15﹕1~5﹕5~10。优选的配比达到本专利技术最佳的发泡性能、尺寸稳定性能和韧性，更加适合作为保温包装材料。
[0010]优选的，上述二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法中，所述的PPCCP的制备工艺为：将环氧丙烷、环氧环己烷、邻苯二甲酸酐、催化剂投入到高压反应器中，环氧丙烷、环氧环己烷与邻苯二甲酸酐的摩尔比为10﹕3~7﹕2~6，环氧丙烷与催化剂的摩尔比为1000~1500﹕1；充入二氧化碳控压至4MPa~6MPa，加热至65℃~75℃进行开环聚合，生成的胶液经洗涤、脱挥、干燥后得到成品。本专利技术也提供一种适合独立作为发泡材料的PPCCP的制备方法，通过控制单体的物料配比和加工工艺，协调所得无规PPCCP的发泡性能和气体包裹性能，使其适合作为发泡材料的主料。
[0011]优选的，上述PPCCP的制备工艺中，所述的催化剂为三乙基硼和四正丁基溴化铵按摩尔比5﹕2~4的复配催化剂。优选的催化剂能够得到分子量分布更均匀的PPCCP，发泡过程中对气体的包裹性更好，能更有效防止气体逃逸，从而更好的保证其发泡性能。
[0012]优选的，上述二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法中，所述的助剂为增容剂、交联剂、成核剂和发泡剂按质量比2﹕0.5~1﹕0.5~1﹕0.1~0.5的预混合物。在发泡材料中加入适量的助剂能够调整发泡材料的发泡加工性能，制得发泡均匀的。
[0013]优选的，上述助剂中，所述的增容剂为琥珀酸酐与聚三亚甲基碳酸酯以质量比1~6﹕5的复合增容剂。优选的增容剂能够更好的促进材料互容，使各助剂均匀的分散在发泡材料中，从而更好的保证材料的各项性能。
[0014]优选的，上述助剂中，所述的交联剂为过氧化苯甲酰或过氧化二异丙苯。给出尤其适用于本专利技术的交联剂，加入后在成型过程中能使材料内的PPCCP和PGA、PBAT发生均匀的交联，从而增加发泡材料的强度。
[0015]优选的，上述助剂中，所述的成核剂为滑石粉、二氧化硅、二氧化钛和氧化镁中的一种。
[0016]优选的，上述助剂中，所述的发泡剂为二氧化碳或偶氮二甲酰胺。
[0017]优选的成核剂和发泡剂能过够在本材料中更均匀的分散，从而在发泡过程中均匀发泡。
[0018]优选地，所述的双螺杆挤出机的长径比为35:1，单螺杆挤出机的长径比为32:1。调整双螺杆和单螺杆的长径比，控制前后挤出速率，达到更好的混合效果。
[0019]优选地，所述的双螺杆挤出机的温度设定为：一区40℃~80℃，二区135℃~145℃，三区140℃~150℃，四区150℃~160℃；所述的单螺杆挤出机的温度设定为：一区150℃~160℃，二区145℃~155℃，三区140℃~150℃，四区140℃~150℃。通过温度设定，调整物料在挤出机中的软化或熔融状态，让物料混合更均匀，使交联剂更充分反应，发泡效果也更理想。
[0020]在双螺杆挤出机与单螺杆挤出机的交接处通入二氧化碳。利用二氧化碳气体保护，防止有残留的可燃性单体逸散、发生危险。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的一种二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法具有以下有益效果：本本发泡材料以PPCCP主体材料，利用PGA和PBAT改性，发泡倍率大，拉伸强度高，尺寸稳定性好。利用助剂调整性能后，组合物材料加工性能更好，起泡更均匀。该发泡材料具有优良的发泡性能并能够生物降解，热变形温度达到60℃，发泡倍率在55倍以上；原料的生产成本较低，能够满足水产等产品常温下的保温包装运输要求。
具体实施方式
[0022]下面通过实施例对本专利技术进行具体描述。PPCCP产自山东联欣环保科技有限公司实验室自行制备。实施例中的PLA采购自安徽丰原福泰来聚乳酸有限公司，型号为FY601；PGA采购自武汉华翔科洁生物技术有限公司，CAS号为：26124
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5；PBAT采购自新疆蓝山屯河科技股份有限公司，牌号为TH801T。各助剂材料也都是市售得到，在此不再一一说明。为了便于实施例的组分用量的对比，发泡工艺采用相同工艺。
[0023]实施例1
[0024]PPCCP的制备工艺为：将环氧丙烷、环氧环己烷、邻苯二甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：1）将PPCCP、PLA、PGA和增韧剂按照质量比100﹕1~25﹕0~10﹕0~20备料后共混为发泡主材料；所述的增韧剂为PBAT或PCL；2）将发泡主材料和助剂按照质量比100﹕5~30混合，所述的助剂为增容剂、交联剂、成核剂和发泡剂的预混合物；然后采用双螺杆挤出机和单螺杆挤出机串联的方式挤出发泡形成珠粒，然后将珠粒进一步发泡成型即得。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法，其特征在于：步骤1）中所述的增韧剂为PBAT，PPCCP、PLA、PGA和PBAT的质量比100﹕5~15﹕1~5﹕5~10。3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳基生物降解发泡材料的制备方法，其特征在于：所述的PPCCP的制备工艺为：将环氧丙烷、环氧环己烷、邻苯二甲酸酐、催化剂投入到高压反应器中，环氧丙烷、环氧环己烷与邻苯二甲酸酐的摩尔比为10﹕3~7﹕2~6，环氧丙烷与催化剂的摩尔比为1000~1500﹕1；充入二氧化碳控压至4MPa~6MPa，加热至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪国，王波，魏怀建，李宜格，
申请(专利权)人：山东联欣环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：