CN112961395A - 一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法 - Google Patents

一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于环保领域，具体公开了一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法，其制备方法包括以下步骤：（1）将PLA、PBAT、Talc、助剂进行熔融共混，压制成薄板；（2）将薄板置于反应釜中，加热至130℃～145℃，待温度恒定后通入超临界气体，控制压力范围为1600psi～1800psi，然后继续升温至160℃～180℃，保温3～5min；（3）保温后，将温度下降至100℃～115℃，并在此温度下饱和0.5h～1h；（4）达到饱和后，对薄板进行超声处理；（5）超声后，释放超临界流体至反应釜内呈常压状态，然后将温度降至0～5℃；（6）降温后，将薄板取出，经干燥制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料。本发明制备的PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料泡孔尺寸小，泡孔密度大，可生物降解，而且具有较强吸油性能，能够重复使用。

Description

一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及环保领域，具体涉及用于油污处理的聚合物材料加工领域，更具体涉及一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法。
背景技术
现代工业的迅速发展，石油及其产品得到广泛应用，不同规模的溢油事故频繁发生，影响海洋生物生存，破坏自然生态环境。同时，工业有机废水和城市含油污废水的排放量也大幅增加，大量油类污染物进入河流、海洋等水体环境，通过食物链形式进入人体，严重威胁人类健康。目前处理油品污染的主要方法有就地燃烧、使用油品分散剂或吸附剂、生物降解除污等，其中最经济有效的方法是使用油污吸附材料。
目前商业化的吸油材料主要有三类：无机矿物类、天然有机农作物类和人工合成类。无机矿物材料多呈粉末状，自身吸油能力有限，需要经过繁琐的改性处理工艺来增加吸油能力，成本较高，吸油后不可燃烧，难以处理；天然有机材料(如棉花、纤维等)来源广泛，自身亲油性强，但存在即吸油又吸水的问题，影响使用效率；人工合成的高分子吸油材料目前使用较多的是聚丙烯(PP)吸油毯和聚氨酯(PU)泡沫，它们的共同特点是成本和密度低、吸油倍率高，但油水选择性差，最主要的问题是材料在自然条件下难以降解，使用后会对环境造成二次污染，不利于重复使用和环保要求。
理想的吸油材料应具备良好的亲油、疏水性，材料内部有较大的孔隙率和泡孔连通性以保证较高的吸油效率，同时材料本身有一定的弹性和机械强度以实现多次循环吸油。聚乳酸(PLA)是产业化最成熟、产量最大、应用最广泛的生物基可降解塑料，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)是目前市场应用最广的石油基可降解塑料之一。两者分子链内部存在大量酯基亲油基团，基于相似相溶原理，油分子可以扩散进入PLA或PBAT分子链内部，但这种作用吸油量很有限。超临界二氧化碳(SCCO2)发泡是一种绿色无污染的多孔材料加工技术，它不受化学发泡分解温度的限制，整个工艺过程不会对环境产生污染。PLA、PBAT材料良好的热塑性加工性能使得通过SCCO2发泡技术制备多孔材料成为可能，通过改变不同材料组分和SCCO2工艺参数可以实现泡孔尺寸、密度、发泡倍率的调控。
然而，纯PLA材料熔体强度较低，发泡过程中泡孔成核困难，泡孔长大过程中容易塌陷，而且PLA加工过程中易水解和氧化，导致分子链断裂，同时PLA本身较脆，韧性差，应力回弹低，无法实现多次重复使用。PBAT具有较高的韧性和热稳定性，可以实现对PLA材料的增韧改性。同时，由于PBAT熔体粘度较低，微孔发泡过程中泡孔壁容易破裂或合并，有利于形成相互连通的泡孔结构。为了保证发泡过程中材料体系有足够的熔体强度来支撑泡孔结构，还可以加入无机填料，一方面提高熔体强度，另一方面在发泡过程中充当异相成核点，增大泡孔密度，有助于增加泡孔间碰撞几率从而形成开孔结构。因此，目前亟需基于PLA开发一些列生物可降解复合材料体系，对传统微孔发泡工艺进行改进，通过工艺参数和微观结构调控构建出泡孔尺寸和密度可调、泡孔分布均匀、发泡倍率高且泡孔内部高度连通的微纳多孔结构，既能保证材料的轻质化和疏水、亲油性能，又能通过材料组分和泡孔结构调控使多孔材料具有一定弹性回复，能够满足多次、高效油水分离的应用目的。
此外，现有技术如公开号为CN104987523A，专利名称为一种聚合物微发泡薄膜的制备方法，该专利采用在饱和以后直至超临界流体释放至常压的整个过程中，均进行超声处理，因超声时间过长产生空化效应，使得泡孔生长过程中造成泡孔坍塌，使得制得的薄膜材料力学强度较低，无法多次循环使用；另外，该专利方法仅仅是用于对聚合物薄膜的内部进行发泡，不能使得聚合物薄膜的表面产生泡孔，且内部泡孔之间相对独立，连通性差，无法用于油污吸附处理，因此该专利中公开的方法不能用于油污吸附材料的制备。
发明内容
本发明的目的在于提供种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料及其制备方法。
基于上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将65wt％～85wt％的PLA、10wt％～30wt％的PBAT、1wt％～5wt％的Talc、0wt％～2.0wt％的助剂进行熔融共混，于180℃下压制成厚度为1±0.2mm的薄板；
(2)将步骤(1)制得的薄板置于超临界流体反应釜中，加热至130℃～145℃，待温度恒定后通入超临界气体，控制压力范围为1600psi～1800psi，然后继续升温至160℃～180℃，并在此温度下保温3～5min，使得薄板温度均匀恒定；
(3)保温后，将反应釜内温度以10℃/min以上的速率下降至100℃～115℃，并在此温度下饱和0.5h～1h；
(4)达到饱和后，对反应釜内的薄板进行超声处理；其中，超声频率为10～30MHz，超声时间为60～180s；
(5)超声后，释放反应釜内的超临界流体至反应釜内呈常压状态，该过程中薄板内部的气核长大形成泡孔，然后将反应釜内温度降至0～5℃，对薄板内部的泡孔定型；
(6)降温后，将薄板取出，经干燥制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料。
进一步地，步骤(1)中的助剂包括抗氧剂、润滑剂和抗水解剂；其中，抗氧剂的添加量为0wt％～0.5wt％；润滑剂的添加量为0wt％～0.5wt％；抗水解剂的添加量为0wt％～1wt％。
进一步地，超临界流体为超临界CO2流体。
进一步地，步骤(6)中对薄板进行干燥的具体过程为：将薄板于60℃下进行真空干燥4h，制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料。
进一步地，制得到的PLA/PBAT/Talc复合材料的发泡倍率为20～40倍，材料表观密度为0.03～0.08g/cm3；材料内部泡孔直径为150～400μm，开孔率在72％以上。
第二方面，本发明提供了一种PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料，该发泡吸油材料由上述方法制备得到。
进一步地，该PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料发泡倍率为20～40倍，材料表观密度为0.04～0.08g/cm3。
进一步地，该PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料内部的泡孔直径为150～400μm，开孔率在72％以上。
第三方面，本发明提供了一种PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料在油污处理中的应用，其中，PLA/PBAT/Talc复合发泡材料为上述PLA/PBAT/Talc复合发泡材料或由本发明方法制备得到的PLA/PBAT/Talc复合发泡材料。
进一步地，应用于油污处理的PLA/PBAT/Talc复合发泡材料，其单次吸油倍率为12～23g/g；经十次循环压缩后吸油倍率下降率在10％以内。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)与现有将待发泡的薄板材料置于超临界流体反应釜中，直接升温至超临界流体的饱和温度相比，本发明采用将待发泡的薄板材料先在高于其自身熔点温度下恒温一定时间之后，再降温至薄板材料结晶温度以上，作为超临界流体的饱和温度；本发明采用预先高温热处理待发泡的薄板材料的目的在于消除薄板材料自身热历史对后续泡孔成核的影响，随后降温至薄板材料结晶温度以上进行饱和，能够有效降低材料结晶对泡孔成核、长大过程的影响，利用本发明方法能够制备的发泡材料具有较高的泡孔成核密度。
(2)与现有超临界流体在薄板材料中达到渗透溶胀饱和，直至超临界流体释放至反应釜恢复常压以及反应釜降温的过程中均持续进行超声处理相比，本发明采用在超临界流体饱和后开启超声，并在泄压、降温之前关闭超声，使得超声震荡仅作用于泡孔成核阶段，避免长时间超声震荡带来的空化效应，致使在泡孔生长过程中泡孔坍塌，从而提高了薄板材料的整体力学强度，显著提高了成核速率，减小泡孔尺寸，表观密度提升2～10倍，开孔率提高20％以上。
(3)与现有在高温下进行气核生长与定型的的方式相比，本发明采用在释放反应釜内的超临界流体至反应釜内呈常压状态的过程中使得薄板内部的异相气核长大形成泡孔，随后将反应釜内温度降至0～10℃，对薄板内部的泡孔进行定型。
(4)由本发明方法制备得到的PLA/PBAT/Talc复合发泡材料，其最大发泡倍率可达到33倍，材料表观密度最小仅为0.04g/cm3，内部开孔率最高可达86％。
(5)本发明提供的用于油污处理的PLA/PBAT/Talc复合发泡材料，其单次吸油倍率最高为23g/g；经十次循环压缩后吸油倍率仅下降7％，能够达到高效、多次循环吸油的效果。
(6)PLA与PBAT是目前市场上应用最广、价格最便宜的两种生物可降解高分子材料，利用PLA、PBAT制备的PLA/PBAT/Talc复合发泡材料兼具生物可降解性与较高回弹性，在对油污进行多次高效吸附处理的同时，能够避免对环境造成二次污染。
综上所示，本发明混合两种生物可降解性材料PLA和PBAT，同时加入少量滑石粉(Talc)填料，通过改善超临界流体发泡技术，制得具有较强吸油性能，且能够重复使用的PLA/PBAT/Talc复合发泡材料，在提高油污处理效果的同时，有效避免对环境造成二次污染。
附图说明
图1为实施例2中试样1和对照样1的扫描电镜图；其中，(a)为试样1的扫描电镜图，(b)为对照样1的扫描电镜图；
图2为实施例3中试样2和对照样2的扫描电镜图；其中，(a)为试样2的扫描电镜图，(b)为对照样2的扫描电镜图；
图3为实施例4中不同组分配比试样3-1～3-4的扫描电镜图，其中，(a)为试样3-1的扫描电镜图；(b)为试样3-2的扫描电镜图；(c)为试样3-3的扫描电镜图；(d)为试样3-4的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1：PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料的制备方法
PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)PLA、PBAT和Talc熔融共混制成薄板
将65wt％的PLA(数均分子量50000)、30wt％的PBAT、3wt％的滑石粉、0.5wt％的抗氧剂1010、0.5wt％的润滑剂聚四氟乙烯、1.0wt％的抗水解剂Bio Adimide 100在双螺杆挤出机上熔融共混、造粒，制得PLA/PBAT/Talc共混颗粒；将PLA/PBAT/Talc共混颗粒置于真空热压机上，在温度与压力分别为160℃、1200psi的条件下热压5min，将PLA/PBAT/Talc共混颗粒制备成长、宽、高分别为300mm、200mm、1mm的薄板。
(2)饱和处理前的高温热处理
将薄板置于超临界流体反应釜模具型腔中，反应釜模具型腔内的温度加热至130℃，温度恒定后通入超临界CO2，调节压力至1600psi,然后继续升温至180℃，并在该温度下保持5min，以消除薄板的热历史，使得薄板内部各处温度均匀恒定。
(3)饱和处理
向模具中通入冷却水，在30s内使得模具型腔内的温度降低至115℃，并在该温度下，饱和0.5h后，薄板对超临界CO2气体的吸附达到饱和，使得PLA/PBAT/Talc复合材料与ScCO2形成均相体系。
(4)超声处理形成异相气核
达到饱和以后，开启安装在模具表面的两个超声探头，控制超声波频率为20MHz，超声60s后关闭超声探头。超声处理的目的在于促进薄板中的PLA基体相与PBAT分散相间，以及PLA与Talc填料间形成异相气核，并使得这些异相气核形成点在材料内部均匀分布。
(5)泄压发泡并稳定泡孔
打开模具泄压阀，使得模具型腔内气体以5MP/s的泄压速率，使得模具型腔内的压力降低至大气压，在泄压过程中，使得薄板内形成的异相气核长大形成泡孔；打开冷却水，将模具型腔内的温度降低至5℃后关闭冷却水，在冷却过程中，对薄板内部形成的泡孔进行定型。
(6)干燥制得成品
将薄板从反应釜模具中取出，置于真空干燥箱中，在60℃下干燥处理4h，制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料。
实施例2：饱和前的高温热处理对PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料性能的影响
1.试样制备
试样1：参照实施例1中所述方法步骤(1)～步骤(6)制备得到的PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料，记为试样1，其中，步骤(2)中高温热处理的温度设置为180℃。
对照样1：参照实施例1中步骤(1)、步骤(3)～步骤(6)制备得到的PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料，记为对照样1。
对照样1与试样1在制备过程的区别仅在于，对照样1未经过实施例1中步骤(2)饱和前的高温热处理过程。
2.性能测试
PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料的性能测试指标包括发泡倍率、开孔率、泡孔直径、表观密度、吸油倍率，具体测试方法分别如下：
(1)发泡倍率和样品表观密度
样品的发泡倍率Rv由样品发泡前后体积的变化计算得到，计算公式为：Rv＝ρp/ρf；其中，ρp为样品发泡前的密度，即PLA/PBAT/Talc复合材料的密度；ρf为经过发泡处理最终制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料的表观密度。
样品发泡前后的密度ρp、ρf均依据ASTM D792中记载的水置换法测得。
(2)样品开孔率
样品的开孔率由Quantachrome公司型号为ULTRAPYC 1200e的全自动真密度分析仪直接测得。
(3)泡孔直径
泡孔直径根据泡孔结构的扫描电镜图和Image J软件计算得到，公式为：
Figure BDA0003032781840000061
其中，D为平均泡孔直径，n为SEM图片中的泡孔数量，di为每个泡孔的直径。
(4)吸油倍率
吸油倍率的测试过程为：将PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料薄板切成边长为10mm的正方体样品，置于盛有足量硅油的烧杯中，每隔30s取出样品，除去表面的油渍进行称重，直至重量不变。
吸油倍率
Figure BDA0003032781840000063
的计算公式为：发泡倍率
Figure BDA0003032781840000064
其中，m1为正方体样品吸油后稳定不变的重量，m0为正方体样品吸油前的重量。
循环压缩吸油倍率的测试方法：取边长3mm的正方体样品测试质量记为m0，浸入在油中一段时间后取出称量记为m1，用镊子挤出样品中的油后称量记为m1’，此过程记为1次循环，根据以上公式测试10次循环后的吸油倍率。
3.结果分析与讨论
图1为试样1和对照样1的扫描电镜图，其中，(a)为试样1的扫描电镜图，(b)为对照样1的扫描电镜图。
由图1可以看出，与对照样1相比，试样1中的泡孔尺寸更小、泡孔密度更高，且泡孔的分布更加均匀。
将试样1和对照样1按照上述发泡倍率、开孔率、泡孔直径、表观密度、吸油倍率的测方法进行检测，测试结果如表1所示。
表1试样1和对照样1的性能测试结果
Figure BDA0003032781840000062
由表1中的结果可知，与对照样1相比，试样1的发泡倍率、内部开孔率、吸油倍率均高于对照样1，且试样1经过10次循环压缩后吸油倍率仍然能够达到19.8g/g，相对于初次吸油倍率，仅下降了7.0％，仍然高于对照样1第一次吸油倍率11.4g/g，这是因为高的泡孔密度和发泡倍率具有更强的毛细管作用力，更有利于油滴在表面张力和毛细管力作用下，被吸入泡孔结构中并留存于泡孔结构中；而且具有高开孔率的样品能够为油滴提供更为顺畅的内部通道，提高吸油速率。结果表明，试样1不仅具有良好的吸油性能，且能够循环重复利用。
试样1与对照样1的制备过程的区别在于，试样1在制备过程中经过高温热处理后再进行超临界流体饱和、发泡。复合材料中分散相PBAT和Talc填料的加入可以提升PLA本身的结晶能力，再加上超临界流体的塑化作用会进一步降低材料的结晶温度，因此对照样1不经过高温消除热历史过程，会导致气体饱和过程中部分PLA分子链发生结晶，从而抑制泡孔的均相和异相成核能力，导致泡孔密度很低，难以发泡。相反，对于试样1经过了发泡成核之初的高温热处理过程，消除了PLA材料的热历史，当降温至PLA结晶温度(95℃)以上，PLA材料尚未开始结晶便开始了泡孔的成核过程，保证了大量成核点的生成，并借助超声波产生的空化效应辅助生成更多的成核点，且分布更加均匀，从而使得材料在成核阶段产生大量均匀分布、小而密的成核点。
实施例3：不同阶段的超声处理对PLA/PBAT/Talc复合发泡材料性能的影响
1.试样制备
1)试样2
将73wt％的PLA(数均分子量50000)、20wt％的PBAT、5wt％的滑石粉、0.5wt％的抗氧剂1010、1.0wt％的润滑剂聚四氟乙烯、0.5wt％的抗水解剂Bio Adimide 100为原料，参照实施例1中步骤(1)和步骤(4)～步骤(6)方法制备得到PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料样品，记为试样2。与实施例1不同是步骤(2)和(3)中的相关参数设置：
步骤(2)饱和处理前的高温热处理
将薄板置于超临界流体反应釜模具型腔中，反应釜模具型腔内的温度加热至130℃，温度恒定后通入超临界CO2，调节压力至1700psi,然后继续升温至180℃，并在该温度下保持5min，以消除薄板的热历史，使得薄板内部各处温度均匀恒定。
(3)饱和处理
向模具中通入冷却水，在50s内使得模具型腔内的温度降低至110℃，并在该温度下，饱和1.0h后，薄板对超临界CO2气体的吸附达到饱和，使得PLA/PBAT/Talc复合材料与ScCO2形成均相体系。
(2)对照样2
对照样2的制备原料与试样2相同，与试样2制备工艺唯一的不同在于步骤(4)和步骤(5)的超声处理工艺，即超声处理作用于超临界流体饱和后一直到泄压结束的整个阶段。
在对照样2制备过程中步骤(4)、步骤(5)的具体操作过程如下：
(4)超声处理形成异相气核：达到饱和以后，开启安装在模具表面的两个超声探头，控制超声波频率为20MHz，进行超声处理。
(5)泄压发泡并稳定泡孔：同时，打开模具的泄压阀，使得模具型腔内气体以5MP/s的泄压速率，使得模具型腔内的压力降低至大气压；打开冷却水，将模具型腔内的温度降低至5℃后关闭冷却水，停止超声。
2.结果分析与讨论
分别对试样2、对照样2进行电子显微镜扫描，其扫描电镜图如图2所示，其中，(a)为试样2的扫描电镜图，(b)为对照样2的扫描电镜图。
由图2可知，试样2仅在泡孔成核阶段施加超声振荡，超声波产生的空化效应可以辅助生成更多的成核点，且分布更加均匀，从而使得材料在成核阶段产生大量均匀分布、小而密的成核点。对照样2在后续泡孔长大和定型阶段，超声作用一直存在，长时间超声振荡带来的强空化效应导致泡孔生长过程中局部能量过大，泡孔尺寸显著变大，部分泡孔壁发生坍塌。
参照实施例2中性能测试方法，对样品2、对照样2进行性能测试，结果如表2所示。
表2试样2和对照样2的性能测试结果
Figure BDA0003032781840000081
由表2可知，由于对照样2的发泡倍率更大，使得其样品表观密度更低，1次吸油倍率相比试样2并不算低。但由于对照样2内泡孔有多处坍塌，在多次循环压缩作用下，泡孔结构很难保持，使样品整体力学强度下降，导致吸油倍率下降60％。而试样2由于泡孔壁较厚，泡孔间有较高的连通程度(开孔率)，泡孔强度较高，10次循环压缩后样品吸油倍率仅下降9.6％。
实施例4：不同PBAT质量组分对PLA/PBAT/Talc复合发泡材料性能的影响
1.试样制备
PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料试样的制备方法，包括如下步骤：
(1)PLA/PBAT/Talc熔融共混制成薄板
将总重量分数为65～95wt％的PLA和一定比例的PBAT，3wt％的Talc填料，与0.5wt％的抗氧剂1010、1.0wt％的润滑剂聚四氟乙烯、0.5wt％的抗水解剂Bio Adimide100在双螺杆挤出机上熔融共混，造粒，制得PLA/PBAT/Talc共混颗粒；将共混颗粒置于真空热压机上，在温度与压力分别为160℃、1200psi的条件下热压5min后制备成长、宽、高分别为300mm、200mm、1mm的薄板。其中，PLA与PBAT之间的用量比如表3所示。
(2)饱和处理前的高温热处理
将薄板置于超临界流体反应釜模具型腔中，反应釜模具型腔内的温度加热至130℃，温度恒定后通入超临界CO2，调节压力在1600psi,然后继续升温至180℃，并在该温度下保持5min，以消除薄板的热历史，使得薄板内部各处温度均匀恒定。
(3)饱和处理
向模具中通入冷却水，在30s内使得模具型腔内的温度降低至115℃，并在该温度下，饱和0.5h后，薄板对超临界CO2气体的吸附达到饱和，使得PLA/PBAT/Talc复合材料与ScCO2形成均相体系。
(4)超声处理形成异相气核
达到饱和以后，开启安装在模具表面的两个超声探头，控制超声波频率为20MHz，超声60s后关闭超声探头。
(5)泄压发泡并稳定泡孔
打开模具的泄压阀，使得模具型腔内气体以5MP/s的泄压速率，使得模具型腔内的压力降低至大气压，在泄压过程中，使得薄板内形成的异相气核长大形成泡孔；打开冷却水，将模具型腔内的温度降低至5℃后关闭冷却水，在冷却过程中，对薄板内部形成的泡孔进行定型。
(6)干燥制得成品
将薄板从反应釜模具中取出，置于真空干燥箱中，在60℃下干燥处理4h，制得PLA/PBAT复合发泡吸油材料。
由不同PLA、PBAT比例制备得到的PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料分别记为试样3-1～3-4，如表3所示。
表3不同PLA、PBAT质量比的试样结构和性能测试结果
Figure BDA0003032781840000091
2.结果分析与讨论
对试样3-1～3-4的电镜扫描图如图3所示，其中，(a)为试样3-1的扫描电镜图；(b)为试样3-2的扫描电镜图；(c)为试样3-3的扫描电镜图；(d)为试样3-4的扫描电镜图。
由图3可知，随着PBAT含量增加到20％，分散相的异相成核作用导致PLA/PBAT/Talc复合发泡材料泡孔尺寸逐渐减小，当PBAT含量增大到30％后，PLA/PBAT共混物呈现部分共连续相形态，异相成核点的减小使得泡孔密度变小，因此泡孔尺寸反而增大。由于低熔体强度PBAT含量的逐步增加，PLA/PBAT共混物整体熔体强度逐步降低，导致发泡倍率变小，表观密度变大。
参照实施例2中性能测试方法，对试样3-1～3-4进行性能测试，结果如表3所示。
由表3可知，相比于纯PLA/Talc材料而言，本发明中添加不同含量PBAT后发泡材料的综合性能指标较好。虽然纯PLA/Talc材料发泡倍率最大，但由于内部开孔率极低，使得其吸油效果并不好，可见材料的吸油效果是由发泡倍率和开孔率共同影响的。此外，由于PLA/Talc材料本身太脆，导致多次循环压缩后材料无法实现回弹，泡孔结构被破坏，无法实现多次吸油。而通过添加10wt％～30wt％含量的PBAT，改善了PLA的发泡效果，通过发泡过程中软、硬相彼此的相互作用实现泡孔连通，使材料在维持较高发泡倍率的同时显著提升了材料内部开孔率；而且能够有效实现对PLA基体的增韧改性，保持了多次循环压缩作用下的泡孔结构，吸油倍率下降均不超过10％，实现高效、重复吸油的效果。

Claims (8)

1.一种高发泡倍率PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将65wt%～85wt%的PLA、10wt%～30wt%的PBAT、1wt%～5wt%的Talc、0wt%～2.0wt%的助剂进行熔融共混，于180℃下压制成厚度为1±0.2mm的薄板；
（2）将步骤（1）制得的薄板置于超临界流体反应釜中，加热至130℃～145℃，待温度恒定后通入超临界气体，控制压力范围为1600psi～1800psi，然后继续升温至160℃～180℃，并在此温度下保温3～5min；
（3）保温后，将反应釜内温度以10℃/min以上的速率下降至100℃～115℃，并在此温度下饱和0.5h～1h；
（4）饱和后，对反应釜内的薄板进行超声处理；其中，超声频率为10～30MHz，超声时间为60～180s；
（5）超声后，释放反应釜内的超临界流体至反应釜内呈常压状态，然后将反应釜内温度降至0～5℃；
（6）降温后，将薄板取出，经干燥制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、润滑剂和抗水解剂；所述抗氧剂的添加量为0wt%～0.5wt%；所述润滑剂的添加量为0wt%～0.5wt%；所述抗水解剂的添加量为0wt%～1wt%。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述超临界流体为超临界CO2流体。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（6）中对薄板进行干燥的具体过程为：将薄板于60℃下进行真空干燥4h，制得PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料。
5.一种由权利要求1～5任一所述制备方法制备得到的PLA/PBAT/Talc发泡吸油材料。
6.根据权利要求5所述的PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料，其特征在于：发泡吸油材料的发泡倍率为20～40倍，表观密度为0.03～0.08g/cm3；内部泡孔直径为150～400μm，开孔率在72%以上。
7.一种由权利要求6所述的PLA/PBAT/Talc复合发泡吸油材料在油污处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述PLA/PBAT/Talc复合发泡材料单次吸油倍率为12～23 g/g；经十次循环压缩后吸油倍率下降率在10%以内。
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