專利名稱：：一種生物降解發(fā)泡塑料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生物降解發(fā)泡塑料及其制造方法，特別是涉及一種密度小、比強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、吸水率低、且可完全生物降解的發(fā)泡塑料及其制造方法。發(fā)泡塑料制品，以其質(zhì)輕、減震、隔熱、絕緣、價(jià)廉，日益成為人們生產(chǎn)生活中重要的基本材料。目前，發(fā)泡塑料制品產(chǎn)量以每年超過10%的速度遞增，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，2006年我國發(fā)泡塑料的總產(chǎn)量已超過120萬噸，工業(yè)總產(chǎn)值約200億元；其中，約70萬噸用于家用電器、電子、運(yùn)輸、工業(yè)配件、消費(fèi)器械等領(lǐng)域，為價(jià)值5000億元人民幣的國內(nèi)商品以及1200億美元的出口商品提供減震輕質(zhì)包裝，其余主要用于建筑物和冷庫的保溫隔熱以及一次性餐具等。泡沫塑料品種很多，主要有聚氨酯(PU)、可發(fā)聚苯乙烯(EPS)和聚烯烴等三大類。PU發(fā)泡材料在發(fā)泡后存在對(duì)人體有害的異氰酸酯殘留物，且使用后無法回收利用。EPS需要使用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑作為發(fā)泡劑，其中的某些鹵代烴釋放到大氣中，可破壞臭氧層；目前世界范圍內(nèi)已經(jīng)有停止生產(chǎn)和使用EPS發(fā)泡塑料的趨勢(shì)。而發(fā)泡聚烯烴制品的某些發(fā)泡交聯(lián)產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊角料很難回收，造成巨大的浪費(fèi)。另外，其最大的共同弱點(diǎn)是，這些發(fā)泡塑料在使用后，在自然界中無法自行光降解、熱降解或?yàn)槲⑸锼纸猓磺野l(fā)泡塑料制品用后即棄，數(shù)量多，體積大，不便回收；導(dǎo)致其廢棄物在自然環(huán)境中長期存在，成為嚴(yán)重的"白色污染"。降解，特別是生物降解，是解決白色污染的重要途徑之一；使用完全生物降解塑料生產(chǎn)發(fā)泡塑料是解決其環(huán)境問題的最有效手段。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服傳統(tǒng)的發(fā)泡塑料不能降解帶來的白色污染問題，提供生物降解發(fā)泡塑料及其生產(chǎn)技術(shù)，其具有密度低，比強(qiáng)度高，減震性好，可完全生物降解等特點(diǎn)，可用于家用電器、電子、儀器、工業(yè)配件、玻璃/陶瓷等工業(yè)產(chǎn)品的減震包裝，也可用于需要保溫隔熱的領(lǐng)域。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案一種生物降解發(fā)泡塑料，其包括以下組分及含量聚乳酸樹脂100份；聚乳酸增塑劑10~20份；聚羥基烷酸酯共聚物1050份；玉米淀粉2060份；發(fā)泡劑8~17份；助發(fā)泡劑24份；潤滑劑0.81.2份；防老化劑0.450.70份；其用量按重上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該聚乳酸樹脂的分子量為20萬至30萬。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該聚乳酸增塑劑為以下物質(zhì)之一種或多種的混合物低聚物聚乳酸、聚乙二醇、聚乳酸-乙二醇共聚物。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該聚羥基烷酸酯共聚物為以下物質(zhì)之一種或兩種的混合物3-羥基丁酯-3-羥基戊酯共聚物、3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯共聚物。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該玉米淀粉的顆粒大小為目數(shù)在150目以上。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該發(fā)泡劑為有機(jī)發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺，該助發(fā)泡劑為氧化鋅。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該潤滑劑為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物乙撐雙硬酯酰胺、乙撐雙油酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸f丐、聚乙烯蠟、硅樹脂。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該防老化劑為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物(3(3，，5，-二叔丁基-4，-羥基苯基)丙酸十八酯、四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯基)、硫代二丙酸二月桂酯、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羥基一3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑。本發(fā)明還進(jìn)一步提出了一種制造上述生物降解發(fā)泡塑料的制造方法的技術(shù)方案該制造方法包括以下步驟歩驟l:取聚乳酸樹脂100重量份，聚乳酸增塑劑1020重量份，聚羥基烷酸酯共聚物1050重量份，玉米淀粉2060重量份，發(fā)泡劑817重量份，助發(fā)泡劑24重量份，潤滑劑0.81.2重量份，防老化劑0.450.70重量份；步驟'2:先使聚乳酸樹脂完全吸收聚乳酸增塑劑，然后與上述其它組分一起加入一攪拌機(jī)中混合均勻后，用一雙螺桿擠出機(jī)造粒；歩驟3:將造粒后的共混物擠出成片材，然后模壓發(fā)泡，或者將造粒后的共混物通過高壓蒸汽發(fā)泡。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于該雙螺桿擠出機(jī)的各段溫度自加料口開始，依次為130140°C、135145°C、135145°C、135~145°C、135145°C、135145°C，機(jī)頭溫度135140°C。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于擠出成片材時(shí)的溫度應(yīng)控制在145。C以下，模壓發(fā)泡時(shí)的模具溫度為165~190°C,時(shí)間為510分鐘。上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)在于高壓蒸汽發(fā)泡時(shí)，直接用共混物粒子在多孔模具中通過高壓蒸汽發(fā)泡，蒸汽壓力為0.61.0MPa，相應(yīng)溫度為160180°C，時(shí)間38分鐘。本發(fā)明具有以下效果本發(fā)明生物降解發(fā)泡塑料，沒有聚氨酯發(fā)泡材料的異氰酸酯殘存問題；沒有聚烯烴發(fā)泡塑料的邊角料難于回收問題；也沒有可發(fā)性聚苯乙烯所附帶的鹵代烴破壞大氣層問題，密度小，比強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好，吸水率低，且可完全生物降解，是一種新興環(huán)保包裝材料。本發(fā)明采用可以完全生物降解的材料如聚乳酸、聚羥基烷酸酯共聚物、玉米淀粉等為主要原料，通過將這些可降解材料與發(fā)泡劑等助劑機(jī)械混熔、造粒，然后發(fā)泡成型，即可制得可完全生物降解的發(fā)泡塑料制品。該發(fā)泡塑料，具有完全可生物降解性，其主要物理性能、機(jī)械性能、熱/電性能等優(yōu)于或相當(dāng)于現(xiàn)有發(fā)泡塑料，可代替現(xiàn)有發(fā)泡包裝材料，應(yīng)用于各領(lǐng)域，市場(chǎng)容量十分可觀。具體實(shí)施方式本發(fā)明提出了一種生物降解發(fā)泡塑料，其包括以下組分及含量聚乳酸(PLA)樹脂100份；聚乳酸增塑劑1020份；聚羥基烷酸酯共聚物(PHAs)1050份；淀粉2060份；發(fā)泡劑817份；助發(fā)泡劑24份；潤滑劑0.8~1.2份；防老化劑0.450.70份;其含量按重量計(jì)。該聚乳酸樹脂的分子量為20萬至30萬。該聚乳酸增塑劑為以下物質(zhì)之一種低聚物聚乳酸(OLA，分子量5萬左右)、聚乙二醇(PEG)，聚乳酸-乙二醇共聚物(PLA-PEG)。該聚羥基垸酸酯共聚物(PHAs)為以下物質(zhì)之一種或兩種的混合物3-羥基丁酯-3-羥基戊酯共聚物(PHBV)，3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯共聚物(P-3HB-co-4HB)。該玉米淀粉的顆粒大小為目數(shù)在150目以上。該發(fā)泡劑為有機(jī)發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)。該助發(fā)泡劑為氧化鋅(ZnO)。該潤滑劑為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物乙撐雙硬酯酰胺、乙撐雙油酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟、硅樹脂。該防老化劑為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物P(3',5'-二叔丁基-4'-羥基苯基)丙酸十八酯、四[3-。，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯基)、硫代二丙酸二月桂酯、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羥基一3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑。上述生物降解發(fā)泡塑料的制造方法的包括以下步驟步驟1:取聚乳酸樹脂IOO重量份，聚乳酸增塑劑1020重量份，聚羥基垸酸酯共聚物1050重量份，玉米淀粉2060重量份，發(fā)泡劑817重量份，助發(fā)泡劑24重量份，潤滑劑0.8~1.2重量份，防老化劑0.450.70重量份；步驟2:先使聚乳酸樹脂完全吸收聚乳酸增塑劑，然后與上述其它組分一起加入一攪拌機(jī)中混合均勻后，用一雙螺桿擠出機(jī)造粒；步驟3:將造粒后的共混物擠出成片材，然后模壓發(fā)泡，或者將造粒后的共混物通過高壓蒸汽發(fā)泡。下面詳細(xì)敘述該生物降解發(fā)泡塑料的4個(gè)制造備實(shí)施例。實(shí)施例1取聚乳酸樹脂100重量份，聚乳酸增塑劑采用低聚物聚乳酸(OLA)10重量份，聚羥基垸酸酯共聚物采用3-羥基丁酯-3-羥基戊酯共聚物(PHBV)20重量份，玉米淀粉20重量份，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)17重量份；助發(fā)泡劑氧化鋅(ZnO)4重量份；潤滑劑l.O重量份采用以下混合物乙撐雙硬酯酰胺0.50重量份、硬脂酸鋅0.30重量份、聚乙烯蠟0.20重量份；防老化劑0.6重量份采用以下混合物四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.3重量份、亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯基)0.15重量份、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.10重量份、2-(2'-羥基一3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑0.05重量份；先使聚乳酸(PLA)樹脂完全吸收聚羥基烷酸酯共聚物(PHAs)，然后與其它組分一起加入攪拌機(jī)中混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)造粒；然后單螺桿擠出機(jī)擠出成片材，再模壓發(fā)泡。雙螺桿擠出機(jī)的各段溫度自加料口開始，依次為130140°C、135145°C、135~145°C、135~145°C、135145°C、135~145°C，機(jī)頭溫度135140°C。擠出成片時(shí)的溫度應(yīng)控制在145'C以下，模壓發(fā)泡時(shí)的模具溫度為165190°C，時(shí)間為510分鐘。實(shí)施例2取聚乳酸樹脂100重量份，聚乳酸增塑劑采用聚乙二醇(PEG)10重量份，聚羥基烷酸酯共聚物采用3-羥基丁酯-3-羥基戊酯共聚物(PHBV)30重量份，玉米淀粉20重量份，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)17重量份；助發(fā)泡劑氧化鋅(ZnO)4重量份；潤滑劑0.8重量份采用以下混合物乙撐雙油酸酰胺0.40重量份、硬脂酸鈣0.20重量份、聚乙烯蠟0.20重量份；防老化劑0.45重量份采用以下混合物(3(3，，5，-二叔丁基-4，-羥基苯基)丙酸十八酯0.20重量份、亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯基)0.10重量份、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.10重量份、2-(2'-羥基一3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑0.05重量份；先使聚乳酸(PLA)完全吸收聚乳酸增塑劑，然后與其他材料一起加入攪拌機(jī)中混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒為粒徑為3mm的粒子；再高壓蒸汽發(fā)泡。雙螺桿擠出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為130140°C、135145°C、135145°C、135145°C、135~145°C、135145°C，機(jī)頭溫度135140°C。將以上粒子，放入多孔模具中，在0.61.0MPa(相應(yīng)溫度為160~180°C)的蒸汽壓力下使發(fā)泡劑分解，時(shí)間3~8分鐘，樹脂發(fā)泡充滿模腔，冷卻、脫模，制得泡沬塑料。實(shí)施例3取聚乳酸樹脂100重量份、聚乳酸增塑劑采用聚乳酸-乙二醇共聚物(PLA-PEG)20重量份，聚羥基烷酸酯共聚物采用3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯共聚物(P-3HB-co-4HB)IO重量份、玉米淀粉40重量份，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)12重量份；助發(fā)泡劑氧化鋅(ZnO)3重量份；潤滑劑1.2重量份采用以下混合物乙撐雙油酸酰胺0.50重量份、硬脂酸鈣0.40重量份、聚乙烯蠟0.30重量份；防老化劑0.70重量份采用以下混合物四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.30重量份、亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯基)0.15重量份、硫代二丙酸二月桂酯0.10重量份、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.10重量份、2-(2'-羥基一3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑0.05重量份；使聚乳酸(PLA)樹脂完全吸收聚乳酸增塑劑，然后與其它組分一起加入攪拌機(jī)中混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)造粒；然后單螺桿擠出機(jī)擠出成片材，再模壓發(fā)泡。雙螺桿擠出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為130140°C、135~145°C、135145°C、135145°C、135145°C、135145°C，機(jī)頭溫度135~140°C。擠出成片時(shí)的溫度應(yīng)控制在145。C以下，模壓發(fā)泡時(shí)的模具溫度為165190°C，時(shí)間為510分鐘。實(shí)施例4取低分子量聚乳酸(PLA)樹脂100重量份、聚乳酸增塑劑采用聚乳酸-乙二醇共聚物(PLA-PEG)15重量份，聚羥基烷酸酯共聚物采用3-羥基丁酸酯_4-羥基丁酸酯共聚物(P-3HB-co-4HB)50重量份，玉米淀粉60重量份，發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺(AC)8份；助發(fā)泡劑氧化鋅(ZnO)2份；潤滑劑l.O重量份采用以下混合物乙撐雙硬脂酸酰胺0.50重量份、硬脂酸鈣0.25重量份、聚乙烯蠟0.25重量份；防老化劑0.55重量份釆用以下混合物四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇0.20重量份、亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯基)0.10重量份和亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯酯基)0.10重量份、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮0.10重量份、2-(2'-羥基一3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑0.05重量份；先使聚乳酸(PLA)完全吸收聚乳酸增塑劑，然后與其他材料一起加入攪拌機(jī)中混合均勻后，用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒為粒徑為3mm的粒子；再高壓蒸汽發(fā)泡；雙螺桿擠出機(jī)各段溫度自加料口開始，依次為130140°C、135145°C、135~145°C、135145°C、135145°C、135145°C，機(jī)頭溫度135140°C。將以上粒子，放入多孔模具中，在0.61.0MPa(相應(yīng)溫度為160180°C)的蒸汽壓力下使發(fā)泡劑分解，時(shí)間38分鐘，樹脂發(fā)泡充滿模腔，冷卻、脫模，制得泡沬塑料。上述各實(shí)施例制造的生物降解發(fā)泡塑料的主要性能指標(biāo)列舉于表1。表1本發(fā)明各實(shí)施例制備的生物降解發(fā)泡塑料的主要性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表l可以看出，本發(fā)明生物降解發(fā)泡塑料，密度小，比強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定性好，吸水率低。它可完全生物降解，是一種新興環(huán)保包裝材料。權(quán)利要求1.一種生物降解發(fā)泡塑料，其包括以下組分及含量聚乳酸樹脂100份；聚乳酸增塑劑10～20份；聚羥基烷酸酯共聚物10～50份；玉米淀粉20～60份；發(fā)泡劑8～17份；助發(fā)泡劑2～4份；潤滑劑0.8～1.2份；防老化劑0.45～0.70份；其用量按重量計(jì)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的生物降解發(fā)泡塑料，其特征在于該聚乳酸樹脂的分子量為20萬至30萬。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物降解發(fā)泡塑料，其特征在于該聚乳酸增塑劑為以下物質(zhì)之一種或多種的混合物低聚物聚乳酸、聚乙二醇、聚乳酸-乙二醇共聚物。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物降解發(fā)泡塑料，其特征在于該聚羥基垸酸酯共聚物為以下物質(zhì)之一種或兩種的混合物3-羥基丁酯-3-羥基戊酯共聚物、3-羥基丁酸酯-4-羥基丁酸酯共聚物。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的生物降解發(fā)泡塑料，其特征在于該玉米淀粉的顆粒大小為目數(shù)在150目以上。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的生物降解發(fā)泡塑料，其特征在于該發(fā)泡劑為有機(jī)發(fā)泡劑偶氮二甲酰胺，該助發(fā)泡劑為氧化鋅。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的生物降解發(fā)泡塑料，其特征在于該潤滑劑為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物乙撐雙硬酯酰胺、乙撐雙油酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟、硅樹脂。8、根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或者5所述的生物降解發(fā)泡塑料，其特征在于該防老化劑為以下物質(zhì)的一種或者多種的混合物(3(3，，5，-二叔丁基-4'-羥基苯基)丙酸十八酯、四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇、亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯基)、硫代二丙酸二月桂酯、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羥基一3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑。9、一種制造如權(quán)利要求l所述的生物降解發(fā)泡塑料的制造方法，其特征在于，其包括以下步驟步驟h取聚乳酸樹脂100重量份，聚乳酸增塑劑1020重量份，聚羥基烷酸酯共聚物10~50重量份，'玉米淀粉2060重量份，發(fā)泡劑817重量份，助發(fā)泡劑24重量份，潤滑劑0.8~1.2重量份，防老化劑0.450.70重量份；步驟2:先使聚乳酸樹脂完全吸收聚乳酸增塑劑，然后與上述其它組分一起加入一攪拌機(jī)中混合均勻后，用一雙螺桿擠出機(jī)造粒；步驟3:將造粒后的共混物擠出成片材，然后模壓發(fā)泡，或者將造粒后的共混物通過高壓蒸汽發(fā)泡。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物降解發(fā)泡塑料的制造方法，其特征在于該雙螺桿擠出機(jī)的各段溫度自加料口開始，依次為130140°C、135~145°C、135145°C、135145°C、135145°C、135145°C，機(jī)頭溫度135140。C。11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物降解發(fā)泡塑料的制造方法，其特征在于擠出成片材時(shí)的溫度應(yīng)控制在145"C以下，模壓發(fā)泡時(shí)的模具溫度為165~190°C，時(shí)間為510分鐘。12、根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物降解發(fā)泡塑料的制造方法，其特征在于，高壓蒸汽發(fā)泡時(shí)，直接用共混物粒子在多孔模具中通過高壓蒸汽發(fā)泡，蒸汽壓力為0.61.0MPa，相應(yīng)溫度為160180°C，時(shí)間38分鐘。全文摘要一種生物降解發(fā)泡塑料，其包括以下組分及含量聚乳酸樹脂100份；聚乳酸增塑劑10～20份；聚羥基烷酸酯共聚物10～50份；玉米淀粉20～60份；發(fā)泡劑8～17份；助發(fā)泡劑2～4份；潤滑劑0.8～1.2份；防老化劑0.45～0.70份；其用量按重量計(jì)。本發(fā)明還提出了制造上述生物降解發(fā)泡塑料的制造方法。本發(fā)明生物降解發(fā)泡塑料，具有密度低，比強(qiáng)度高，減震性好，可完全生物降解等特點(diǎn)，可用于家用電器、電子、儀器、工業(yè)配件、玻璃/陶瓷等工業(yè)產(chǎn)品的減震包裝，也可用于需要保溫隔熱的領(lǐng)域，是一種新興環(huán)保包裝材料。文檔編號(hào)C08J9/04GK101245175SQ20071007450公開日2008年8月20日申請(qǐng)日期2007年5月21日優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日發(fā)明者肖望東申請(qǐng)人:肖望東