CN110919895A

CN110919895A - 聚乳酸发泡微珠制备装置及其制备工艺

Info

Publication number: CN110919895A
Application number: CN201911079964.9A
Authority: CN
Inventors: 曾广胜; 江太君; 尹琛; 孟聪; 陈一; 胡灿; 刘水长
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2020-03-27

Abstract

本发明涉及聚乳酸发泡产品制备技术领域，公开一种聚乳酸发泡微珠制备装置及其制备工艺，包括将聚乳酸混合料挤出的螺杆挤出机和设于螺杆挤出机挤出端的水环切粒系统，螺杆挤出机包括连续布置的输送段、熔融段和均化段，聚乳酸混合料在输送段送入，熔融段设超临界气体输入口。螺杆挤出机熔融段通入超临界气体，使熔体形成多个泡孔，含有泡孔的熔体在经水环切粒机头成型后迅速被水介质冷却定型，形成质地均匀的发泡微珠。制备工艺中，通过在聚乳酸材料中引入增韧成分聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯与扩链剂环氧接枝聚乙烯蜡，可有效提升聚乳酸混合料的熔体强度，此外，还通过添加滑石粉，为熔融段超临界气体进入熔体后提供成核作用快速形成泡孔并发展。

Description

聚乳酸发泡微珠制备装置及其制备工艺

技术领域

本发明涉及聚乳酸发泡产品制备技术领域，具体地，涉及一种聚乳酸发泡微珠制备装置及其制备工艺。

背景技术

聚乳酸是一种以天然淀粉为主要原料经生物发酵、化学聚合等工艺制备的生物基可全部生物降解的环保材料，因其优异的可生物降解性能与生物相容性在医疗与日常消费品领域得到快速推广应用。

聚乳酸的密度为1.24g/cm³，相对聚丙稀的0.92g/cm³高出35%，再加上聚乳酸材料单位价格较高，在聚乳酸制品的加工与推广过程中，单位制品的价格明显偏高，也限制了聚乳酸材料应用范围的拓展。

因此很有必要对聚乳酸进行发泡，来降低聚乳酸制品的密度，然而因聚乳酸熔体强度较差，很难在成型过程中形成稳定的泡孔而制备出结构均匀的发泡制品。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种实现聚乳酸发泡微珠连续挤出成型、有效降低制品表观密度的聚乳酸发泡微珠制备装置。

本发明同时还提供一种采用上述聚乳酸发泡微珠制备装置制备发泡微珠的工艺。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种聚乳酸发泡微珠制备装置，包括用于将聚乳酸混合料挤出的螺杆挤出机和设置于螺杆挤出机挤出端的水环切粒系统，螺杆挤出机包括连续布置的输送段、熔融段和均化段，聚乳酸混合料在输送段送入，熔融段设有超临界气体输入口。

进一步地，水环切粒系统包括与螺杆挤出机挤出端相接的水环切粒机机头、向水环切粒机通入水流的进水口、用于干燥从水环切粒机中输出的聚乳酸微珠的甩干机，甩干机与水环切粒机出料口之间管道连接。

更进一步地，水环切粒机出料口直径为0.1～0.5mm。

再进一步地，水环切粒机出料口直径为0.2mm。

进一步地，螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

一种采用如上所述聚乳酸发泡微珠制备装置制备聚乳酸发泡微珠的工艺，聚乳酸混合料成分包括聚乳酸树脂90～95wt%、聚己二酸和/或对苯二甲酸丁二酯5～10wt%，滑石粉0.5～5wt%，环氧接枝聚乙烯蜡0.1～4wt%。

更进一步地，聚乳酸混合料成分中聚乳酸树脂为90wt%、聚己二酸和/或对苯二甲酸丁二酯为5wt%，滑石粉为4wt%，环氧接枝聚乙烯蜡为1wt%。

更进一步地，滑石粉粒径为8000～20000目。

再进一步地，滑石粉粒径为12000目。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）螺杆挤出机熔融段通入超临界气体，使得熔体形成多个泡孔，含有泡孔的熔体在经水环切粒机头成型后迅速被水介质冷却定型，形成质地均匀的发泡微珠。

2）制备工艺中，通过在聚乳酸材料中引入增韧成分聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯与扩链剂环氧接枝聚乙烯蜡，可有效提升聚乳酸混合料的熔体强度，此外，还通过添加滑石粉，为熔融段超临界气体进入熔体后提供成核作用快速形成泡孔并发展；

3）采用本制备装置和制备工艺制得的聚乳酸发泡微珠的直径为0.25±0.5mm,表观密度为0.86g/cm³，大大提升了聚乳酸制品的经济价值，值得大力推广。

附图说明

图1为实施例1所述的聚乳酸发泡微珠制备装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，提供一种聚乳酸发泡微珠制备装置，其包括用于将聚乳酸混合料挤出的螺杆挤出机1和设置于螺杆挤出机挤出端的水环切粒系统，螺杆挤出机包括连续布置的输送段11、熔融段12和均化段13，输送段11设有料斗2供聚乳酸混合料送入，熔融段12设有超临界气体输入口3。

超临界气体在熔融段12进入聚乳酸混合料熔体，借助聚乳酸混合料里的成核成分快速形成泡孔并发展，形成含有多个泡孔且质地均匀的熔体。

超临界气体为二氧化碳。

水环切粒系统包括与螺杆挤出机1挤出端相接的水环切粒机机头41、向水环切粒机通入水流的进水口42、用于干燥从水环切粒机中输出的聚乳酸微珠的甩干机43，含有多个泡孔的熔体经过水环切粒机头成型后迅速被进水口通入的水介质冷却定型，形成质地均匀的发泡微珠，甩干机43与水环切粒机41出料口之间通过管道44连接，甩干机43上开设有排料口45供干燥后的聚乳酸微珠及时自动排出。

为确保后续得到的聚乳酸微珠粒径均匀可控，一般将水环切粒机出料口直径设为0.1～0.5mm，本实施例选用0.2mm。颗粒较大的聚乳酸微珠将继续在水环切粒机中被切碎，直至可从出料口出料。

螺杆挤出机1选用单螺杆挤出机或双螺杆挤出机均可。

实施例2

本实施例提供一种聚乳酸发泡微珠制备工艺，聚乳酸混合料成分包括聚乳酸树脂90～95wt%、聚己二酸和/或对苯二甲酸丁二酯5～10wt%，滑石粉0.5～5wt%，环氧接枝聚乙烯蜡0.1～4wt%。

具体地，本实施例采用的成分配比为：聚乳酸树脂90wt%、聚己二酸和/或对苯二甲酸丁二酯5wt%，滑石粉4wt%，环氧接枝聚乙烯蜡1wt%。

其中，滑石粉粒径为8000～20000目，优选为12000目。

制备过程如下：将上述聚乳酸混合料按要求配比混合均匀，转移至料斗；启动螺杆挤出机和水环切粒系统，待聚乳酸混合料稳定挤出后向超临界气体输入口注入超临界二氧化碳。

聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯为增韧成分，环氧接枝聚乙烯蜡为扩链剂，它们可有效提升聚乳酸复合料的熔体强度，而在此基础上通过添加滑石粉，聚乳酸复合料经过实施例1中聚乳酸发泡微珠制备装置输送段与熔融段的塑化作用后快速转化为熔体，导入的超临界二氧化碳在熔融段进入熔体后借助滑石粉的成核作用快速形成泡孔并发展，为最终形成质地均匀的发泡微珠提供有利基础。

采用以上制备装置和制备工艺制得的聚乳酸发泡微珠直径为0.25±0.5mm,表观密度为0.86g/cm³，能很好地迎合市场需求。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种聚乳酸发泡微珠制备装置，其特征在于，包括用于将聚乳酸混合料挤出的螺杆挤出机和设置于螺杆挤出机挤出端的水环切粒系统，螺杆挤出机包括连续布置的输送段、熔融段和均化段，聚乳酸混合料在输送段送入，熔融段设有超临界气体输入口。

2.根据权利要求1所述的聚乳酸发泡微珠制备装置，其特征在于，水环切粒系统包括与螺杆挤出机挤出端相接的水环切粒机机头、向水环切粒机通入水流的进水口、用于干燥从水环切粒机中输出的聚乳酸微珠的甩干机，甩干机与水环切粒机出料口之间管道连接。

3.根据权利要求2所述的聚乳酸发泡微珠制备装置，其特征在于，水环切粒机出料口直径为0.1～0.5mm。

4.根据权利要求3所述的聚乳酸发泡微珠制备装置，其特征在于，水环切粒机出料口直径为0.2mm。

5.根据权利要求1所述的聚乳酸发泡微珠制备装置，其特征在于，螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。

6.一种采用如权利要求1～5任意一项所述聚乳酸发泡微珠制备装置制备聚乳酸发泡微珠的工艺，其特征在于，聚乳酸混合料成分包括聚乳酸树脂90～95wt%、聚己二酸和/或对苯二甲酸丁二酯5～10wt%，滑石粉0.5～5wt%，环氧接枝聚乙烯蜡0.1～4wt%。

7.根据权利要求6所述的聚乳酸发泡微珠制备工艺，其特征在于，聚乳酸混合料成分中聚乳酸树脂为90wt%、聚己二酸和/或对苯二甲酸丁二酯为5wt%，滑石粉为4wt%，环氧接枝聚乙烯蜡为1wt%。

8.根据权利要求6所述的聚乳酸发泡微珠制备工艺，其特征在于，滑石粉粒径为8000～20000目。

9.根据权利要求8所述的聚乳酸发泡微珠制备工艺，其特征在于，滑石粉粒径为12000目。