一種聚乳酸?聚丙烯合金發(fā)泡材料的制備方法與流程

文檔序號：12777589閱讀：282來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>有機化合物處理,合成應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及高分子材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著全球環(huán)保呼聲的增加，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推展，傳統(tǒng)發(fā)泡塑料基體如聚苯乙烯、聚氨酯等，不能方便地循環(huán)利用，而且對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。聚乳酸(PLA)等生物材料可完全生物降解，故研究者普遍認(rèn)為PLA發(fā)泡塑料是替代聚苯乙烯、聚氨酯發(fā)泡材料的最佳選擇。然而因為其本身力學(xué)性能低，很難達(dá)到發(fā)泡要求的熔體強度，以及加工易降解等缺陷限制了其應(yīng)用。

PLA本身熔體強度低，是因為其結(jié)晶速率慢，而高熔體強度聚丙烯(HMSPP)是經(jīng)過改性了的聚丙烯，具有長支鏈結(jié)構(gòu)，克服了普通聚丙烯本身熔體強度低的問題，而且PP很容易結(jié)晶，可以在一定程度上可以誘導(dǎo)PLA的結(jié)晶，改善其強度。故HMSPP與PLA共混，可以在一定程度達(dá)到提高PLA熔體強度的目的。然而兩者的極性差別很大，相容性差。為完全不相容體系，故需要反應(yīng)相容劑如馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)來調(diào)節(jié)。

中國專利CN105623213A、CN103819885A、CN103665539A、CN103589125A、CN1021174209A、CN102234393A等公開了聚乳酸/聚丙烯合金材料或其發(fā)泡成型制備方法。在專利CN105623213A和CN103589125A中均涉及了采用添加PP改善PLA的力學(xué)強度，反應(yīng)相容劑也包含PP-g-MAH，通過雙螺桿擠出機來加工，但是其并沒有涉及到材料的發(fā)泡性能；專利CN103819885A和CN102234393A中也都涉及了采用PP來與PLA共混改性，但是其均采用二次成型，即先利用擠出機制造改性母粒，然后再進行發(fā)泡，不過CN102234393A只針對釜壓發(fā)泡，產(chǎn)量低，對于生物材料聚乳酸來說，二次加工容易進一步降低材料的性能，而且會增加設(shè)備運行成本；專利CN103665539A和專利CN1021174209A中均涉及了PLA和PP采用馬來酸酐接枝烯烴類反應(yīng)相容劑來改善兩種的共混效果，但是也都僅僅是停留在對材料改性上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料的制備方法，能在改善聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料力學(xué)性能的前提下，保證該發(fā)泡材料具有較高的發(fā)泡率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明實施例提供一種聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料的制備方法，包括：

將聚乳酸、高熔體強度聚丙烯和反應(yīng)相容劑馬來酸酐接枝聚丙烯置于低混裝置中混合均勻形成混合物，將所述混合物送至擠出機原料桶中進行烘干處理，完成擠出機開機前準(zhǔn)備工作；

所述擠出機采用兩個串聯(lián)的單螺桿擠出機，其中，第一段單螺桿擠出機加熱到設(shè)定溫度后開機，當(dāng)?shù)谝欢螁温輻U擠出機出口有熔體料擠出時，調(diào)整第一段單螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速和機頭前熔體泵轉(zhuǎn)速，使兩段單螺桿擠出機內(nèi)形成壓力差，然后在第二段單螺桿擠出機的前端處開始注入超臨界CO₂作為物理發(fā)泡劑；

調(diào)整第一段單螺桿擠出機的單螺桿轉(zhuǎn)速、熔體泵轉(zhuǎn)速、第二段單螺桿擠出機的各段溫度以及機頭溫度，按設(shè)定的擠出發(fā)泡工藝，擠出得到泡沫密度為0.062～0.156g/cm³，發(fā)泡倍率為5～20倍的聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡片材制品，即為聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料的制備方法，其有益效果為：通過采用兩個串聯(lián)的單螺桿擠出機作為制備工具，并在其中第二段單螺桿擠出機的前端處開始注入超臨界CO₂作為發(fā)泡劑，實現(xiàn)了發(fā)泡材料的擠出與發(fā)泡一次成型，以相對簡單的工藝既保證了聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料力學(xué)性能，又保證該發(fā)泡材料具有較高的發(fā)泡率，該聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料的泡沫密度為0.062～0.156g/cm³，發(fā)泡倍率達(dá)到5～20倍，是一種可以大部分降解，能夠?qū)崿F(xiàn)大批量生產(chǎn)的發(fā)泡材料。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的方法所采用的兩個串聯(lián)的單螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的方法制得發(fā)泡材料的電鏡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明的具體內(nèi)容，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明實施例提供一種聚乳酸-聚丙烯合金發(fā)泡材料的制備方法，能制備力學(xué)性能好且發(fā)泡倍率高的發(fā)泡材料，包括：

所述擠出機采用兩個串聯(lián)的單螺桿擠出機(參見圖1)，其中，第一段單螺桿擠出機加熱到設(shè)定溫度后開機，當(dāng)?shù)谝欢螁温輻U擠出機出口有熔體料擠出時，調(diào)整第一段單螺桿擠出機的螺桿轉(zhuǎn)速和機頭前熔體泵轉(zhuǎn)速，使兩段單螺桿擠出機內(nèi)形成壓力差，然后在第二段單螺桿擠出機的前端處開始注入超臨界CO₂作為物理發(fā)泡劑；

上述制備方法中，聚乳酸與高熔體強度聚丙烯的重量比為：80：20；

所述反應(yīng)相容劑馬來酸酐接枝聚丙烯的用量占所述聚乳酸和高熔體強度聚丙烯總重量的1～10％；

所述超臨界CO₂的注入流量為5～10ml/min，該超臨界CO₂的注入壓力為15～25MPa。

上述制備方法中，采用的兩個串聯(lián)的單螺桿擠出機中，各單螺桿擠出機的螺桿直徑為30～50mm，長徑比為20～30:1；

第一段單螺桿擠出機和第二段單螺桿擠出機的擠出轉(zhuǎn)速均為20～60r/min；

第一段單螺桿擠出機和第二段單螺桿擠出機的加工溫度均為160～200℃；

第一段單螺桿擠出機和第二段單螺桿擠出機的出口壓力為15～25MPa。

上述制備方法中，聚乳酸(英文為Poly(lactic acid)，縮寫為PLA)采用美國Natureworks公司的牌號為2003D的產(chǎn)品。

上述制備方法中，高熔體強度聚丙烯(縮寫為HMSPP)采用德國BASF公司的牌號為PF814的產(chǎn)品。

上述制備方法中，反應(yīng)相容劑馬來酸酐接枝聚丙烯(縮寫為PP-g-MAH)采用廣州鹿山新材料股份有限公司的馬來酸酐接枝聚丙烯產(chǎn)品。

上述制備方法中，將所述混合物送至擠出機原料桶中進行烘干處理為：在烘烤溫度60～75℃下，恒溫烘干4～8小時。

下面對本發(fā)明實施例具體作進一步地詳細(xì)描述。

實施例1