本發(fā)明涉及一種超臨界二氧化碳釜壓法制各聚乳酸發(fā)泡材料的方法，屬于聚合物發(fā)泡材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油基聚合物材料的開發(fā)為人類生活帶來了便利，同時(shí)也伴隨著石油資源的日益匱乏、資源價(jià)格的波動(dòng)、后處理過程中的環(huán)境污染嚴(yán)重等多種問題，開發(fā)具有環(huán)境降解能力的生物基發(fā)泡材料，既能減輕人類對(duì)石油資源的過分醫(yī)療，又能緩解是有機(jī)塑料給生態(tài)環(huán)境帶來的壓力，制備生物基聚合材料發(fā)泡已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛興趣。在這些生物聚合材料中，聚乳酸以其良好的機(jī)械強(qiáng)度、生物降解性能而備受關(guān)注，其開發(fā)有助于拜托傳統(tǒng)高分子工業(yè)對(duì)石油化工的高度依賴，具有可觀的應(yīng)用前景。而聚乳酸發(fā)泡材料則具有原料來源極其豐富、良好的熱穩(wěn)定性。
可將發(fā)泡聚乳酸應(yīng)用于建筑及環(huán)保要求較高的場(chǎng)所短期使用的設(shè)施或裝置。同時(shí)也可用于汽車零部件及電腦零部件，歐洲汽車制造商也已經(jīng)開始對(duì)汽車內(nèi)飾的可降解發(fā)泡聚乳酸進(jìn)行研究，并將該類材料作為早期應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種超臨界二氧化碳釜壓法制備聚乳酸發(fā)泡材料的方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，滿足有關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的需要。其特點(diǎn)是在發(fā)泡過程中聚乳酸樹脂粒子始終保持顆粒狀態(tài)，無粒子熔融粘著現(xiàn)象，發(fā)泡倍率可控，發(fā)泡工序簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的方法包括如下步驟：
在常溫下，將高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的分散劑，再添加1%質(zhì)量份的表面活性劑；之后將高壓反應(yīng)釜密閉，通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到10mpa~15mpa，將高壓反應(yīng)釜加熱至120℃~160℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為15mpa~25mpa的條件下保持50min~150min，并進(jìn)行卸壓之前預(yù)降溫，然后以10mpa/s~40mpa/s的速度卸壓至常壓，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.056~0.116g/cm3。
具體實(shí)施方式：
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要再指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本說明進(jìn)一步說明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
實(shí)施例1：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.07g/cm3。
實(shí)施例2：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的十二烷基本磺酸的表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)月貳的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.084g/cm3。
實(shí)施例3：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的十六烷基氯化吡啶表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.112g/cm3。
實(shí)施例4：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至140℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.102g/cm3。
實(shí)施例5：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至160℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中出現(xiàn)少量熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.056g/cm3。
實(shí)施例6：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為17mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.096g/cm3。
實(shí)施例7：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為22mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，但是泡孔出現(xiàn)開裂，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.065g/cm3。
實(shí)施例8：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫30℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.087g/cm3。
實(shí)施例9：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量，將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持140min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫30℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.067g/cm3。
實(shí)施例10：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔不均勻的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.083g/cm3。
實(shí)施例11：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量，將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以40mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫30℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.114g/cm3。
實(shí)施例12：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以15mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.116g/cm3。
實(shí)施例13：
在常溫下，將一定量的高熔體強(qiáng)度聚乳酸樹脂顆粒置于高壓反應(yīng)釜中，再向高壓反應(yīng)釜中加入其總體積的六分之一的45%乙醇水溶液作為分散體系，另外，還要加入1%質(zhì)量份的自制的十六烷基磷系表面活性劑來提高聚乳酸的發(fā)泡倍率和產(chǎn)品質(zhì)量；將高壓反應(yīng)釜密閉，再通入低壓二氧化碳將釜中空氣置換完全，然后通入高壓二氧化碳并使釜內(nèi)壓力達(dá)到11mpa將高壓反應(yīng)釜加熱至150℃，同時(shí)，開啟攪拌漿，并在壓力為19mpa的條件下保持80min，然后以25mpa/s的速度卸壓至常壓，并在卸壓的同時(shí)將高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度迅速降溫15℃，最后得到發(fā)泡過程中無熔融粘著、泡孔均勻細(xì)膩的聚乳酸發(fā)泡顆粒，分析測(cè)試得到的聚乳酸發(fā)泡顆粒的密度為0.091g/cm3。