CN113025002B - 一种可降解发泡材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解发泡材料及其制备方法，涉及发泡材料技术领域，以质量份计，包括以下组份：聚己二酸‑对苯二甲酸丁二酯40‑80份；聚乳酸20‑40份；光敏剂1‑5份；发泡剂3‑20份；本发明采用PBAT和PLA作为基体，制备得到的发泡材料可降解，绿色环保，延展性及综合力学性能高，同时降低了加工温度，抑制了化学发泡剂的提前分解，提高了提高发泡材料的泡孔均匀性和发泡稳定性；同时添加了光敏剂，在辐照后，能够提升材料整体的熔体强度，进而增加发泡过程中发泡倍率及泡孔结构稳定性，并且也能够进一步提高发泡材料的耐温性和力学性能。

Description

一种可降解发泡材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，尤其涉及一种可降解发泡材料及其制备方法。
背景技术
自1909年美国的贝克兰首次合成了酚醛塑料开始算起，塑料才问世短短110年，给我们的生活带来方便之余，但是也成为了环境污染的最大杀器，主要原因在于一性次塑料使用完后的随意丢弃，如聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的包装袋、农用地膜、一次性餐具、塑料瓶等塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于塑料存在难于降解处理，给生态环境和景观造成的污染。因此可降解塑料就显得尤为重要，如一次性可降解塑料袋可以在3个月内开始降解，减少对环境的危害。
而发泡材料由于其质量轻，具有多孔结构在，具有良好的緩沖、抗震、隔熱性能，在隔热、隔音、电绝缘上有着广泛的应用。此外，发泡材料在成本上也有着巨大的优势。目前我国快递业近年来快速发展带来的包装废弃物迅速增多的问题。据报道，2020年9月，我国产生包装废弃物600亿件，接近2019年的635.2亿件。如果不能有效控制包装废弃物的迅速增长，不仅要消耗大量资源，还将产生大量废弃物，影响市容市貌。因此，将可降解发泡材料作为快递包装，不但具有缓冲、质轻、价格低廉等优势，也能起到而且还能起到保护环境的作用。
然而，目前可降解发泡材料由于整体熔体强度较低，导致发泡后综合力学性能较差，例如，专利CN101880404B公开了一种可生物降解聚乳酸泡材料的制备方法，将聚乳酸和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯在螺杆挤出机中共混挤出物置于超临界状态的CO2流体中进行溶胀，使CO2在共混材料中充分溶解，然后快速卸压使复合材料中的CO2过饱和，形成热力学上的不稳定性，成核发泡，得到聚乳酸发泡材料；然而仅通过聚乳酸和聚己二酸对苯二甲酸丁二酯混合制备得到的材料整体熔体强度较低，发泡后制备得到的发泡材料泡孔结构和综合力学性能较差。
发明内容
本发明是为了克服目前可降解发泡材料由于整体熔体强度较低，导致发泡后泡孔结构和综合力学性能较差等问题，提出了一种可降解发泡材料及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40-80份；
聚乳酸20-40份；
光敏剂1-5份；
发泡剂3-20份。
本发明选用聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯(PBAT)和聚乳酸(PLA)作为基体进行发泡材料的制备，这是由于PBAT和PLA均具备良好的可降解性能，因此制备得到的发泡材料可降解，绿色环保，并且，由于PLA熔点为155℃-185℃，加工温度较高，化学发泡剂容易在加工过程中提前分解，通过PBAT和PLA共混，能够降低材料的加工温度，抑制化学发泡剂的提前分解，提高发泡材料的泡孔均匀性和发泡稳定性；同时，PLA硬度、拉伸强度和弯曲强度较高，但延展性一般，PBAT延展性及断裂伸长率较高，但硬度、拉伸强度及弯曲强度较差，通过两者结合互补，制备得到的发泡材料同时具备优异的延展性及综合力学性能。
同时，本发明中可降解发泡材料的原料包括光敏剂，制备过程中，在辐照条件下，光敏剂上的活性基团产生活性位点，与PBAT和PLA上的活性基团产生交联反应，形成三维网络结构，提高了交联度，从而能够提升材料整体的熔体强度，进而增加发泡过程中发泡倍率及泡孔结构稳定性。
并且，提高交联度也能够进一步提高发泡材料的耐温性和力学性能。交联度提高，分子链之间形成三维网络结构，使得分子链段之间的作用力增强，在材料受热熔融及降解过程中需要更高的温度和能量，提升了材料的耐温性能，同时，在材料受到外力时，大分子链段之间的滑移相对减少，大大提高了材料的抗拉伸能力，增加其力学强度。
作为优选，所述光敏剂为多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将氨类硅烷偶联剂置于溶剂中制备得到氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将多孔无机粒子分散于氨类硅烷偶联剂溶液，搅拌反应后取沉淀、烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂。
作为优选，步骤(1)中所述氨类硅烷偶联剂包括KH550、KH540、KH792或KH602中的一种或多种混合；所述氨类硅烷偶联剂溶液的浓度为2-5wt％。
作为优选，步骤(2)中所述多孔无机粒子包括多孔碳、粘土、水滑石及介孔二氧化硅中的一种及多种混合；所述搅拌反应时间为5-6h；所述烘干温度为100-110℃。
本发明中通过将多孔无机粒子经过氨类硅烷偶联剂改性后制备得到多孔无机粒子光敏剂，采用氨改性后的多孔无机粒子光敏剂作为光敏剂，在使用过程中，辐照后多孔无机粒子光敏剂上的氨基活性基团会产生活性位点，可以与PBAT和PLA上的活性基团产生交联反应形成交联网络，提升材料整体熔体强度，同时也可以有效抑制分子链的分解，提高分子量，进而能够进一步提高材料整体的熔体强度。并且，与普通光敏剂不同的是，本发明采用多孔无机粒子光敏剂，粒子表面在辐照下能够产生更多的活性位点，制备得到是以多孔无机粒子为交联点的星型三维网络结构，相比与一般的交联剂产生的交联网络相比，我们有着更高的交联密度，链与链之间的缠绕构成的网络更复杂，分子链段之间的作用力增强，提高材料整体的熔体强度，有着更好的发泡性能。并且该交联下的材料在受热融化和受热降解过程中就由于需要更高的温度以及更高的能量，说明其有着优异的耐温性，此外该材料还在拉伸过程中，大分子链段间滑移相对减少，抗外力拉伸能力增强，其拉伸强度和断裂伸长率均得到了提高。同时，多孔无机粒子光敏剂通过以化学键接的形式与基体分子链连接，增加了多孔无机粒子光敏剂与基体之间的结合性，与通过共混的方式添加多孔无机粒子相比，在发泡后存在更少的缝隙与开裂情况，材料整体更均一稳定，说明了本发明多孔无机粒子光敏剂具有更好的异相成核作用。
作为优选，所述发泡剂包括偶氮类发泡剂或磺酰肼类发泡剂的一种或两种混合。
作为优选，以质量份计，原料还包括以下组份：
扩链剂1-2份；
相容剂0.5-4份；
助交联剂1-4份；
抗氧剂0.1-1.5份；
淀粉10-30份。
作为优选，
所述扩链剂包括环氧基扩链剂或噁唑啉型扩链剂中的一种或两种混合；
所述相容剂包括硅烷偶联剂或三乙酸甘油酯中的一种或两种混合；
所述助交联剂包括多官能度丙烯酸酯类单体，包括1,4-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或三烯丙基异氰酸酯中的一种或多种混合；
所述抗氧剂包括氨类抗氧剂，酚类抗氧剂，亚磷酸酯类抗氧剂，含硫类抗氧剂中的一种或多种混合；
所述淀粉包括含多环氧基团的改性淀粉或以含多环氧基团改性淀粉为基体制备的热塑性淀粉母粒。
本发明中原料组份还包括扩链剂、相容剂、助交联剂、抗氧剂和淀粉，其中，淀粉通过环氧基团改性或以含多环氧基团改性淀粉为基体制备的热塑性淀粉母粒，添加后不但能够大幅降低成本，同时淀粉上的环氧基团可以与PBAT和PLA发生接枝反应，提高两相界面结合强度，增加相容性，提升产品性能。同时，本发明中助交联剂为多官能度丙烯酸酯类单体，在辐照条件下，助交联剂中的双键打开产生活性位点，与PBAT、PLA及环氧基团改性的淀粉上的活性基团形成交联点，进一步调控材料的交联度和熔体强度，实现发泡倍率的可控，同时增强发泡材料的耐温性和力学性能。
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、相容剂混合挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料密炼共混后挤出造粒，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行辐照交联，随后进行发泡制备得到可降解发泡材料。
本发明在发泡材料制备过程中，由于PLA熔点为155℃-185℃，因此需要较高的加工温度，而发泡剂在高温剪切下非常容易提前分解，从而影响后续的发泡性能，为解决发泡剂提前分解的问题，本发明首先将部分PBAT、PLA和相容剂混合制备得到加工温度较低的共混粒子，从而降低了共混粒子与PBAT和剩余原料密炼得到的发泡母粒共混挤出制备发泡基体时的加工温度，从而抑制发泡剂的提前分解，提高了发泡材料的泡孔均匀性和发泡稳定性；随后，将发泡基体进行辐照，促使PBAT与PLA分子链上产生的活性基团与发泡基体内的光敏剂、助交联剂产生交联反应，形成三维网络结构，提高发泡基体的熔体强度，发泡后制备得到泡孔均一稳定、耐温性和力学性能优良的发泡材料。
作为优选，步骤S1中所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸的质量比为1:1-3。
作为优选，
步骤S1中所述挤出温度为160-210℃；
步骤S2中所述共混温度为100-150℃；
步骤S2采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为100-130℃，模头温度为100-120℃，三辊定型冷却温度为20-60℃；
步骤S3中所述挤出温度为90-140℃；
步骤S4中所述辐照强度为5-40kGy；
步骤S4中所述发泡温度为200-300℃。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明采用PBAT和PLA作为基体，制备得到的发泡材料可降解，绿色环保，延展性及综合力学性能高，同时降低了加工温度，抑制了化学发泡剂的提前分解，提高了提高发泡材料的泡孔均匀性和发泡稳定性；
(2)本发明中添加了光敏剂，在辐照后，能够提升材料整体的熔体强度，进而增加发泡过程中发泡倍率及泡孔结构稳定性，并且也能够进一步提高发泡材料的耐温性和力学性能；
(3)本发明可降解发泡材料的制备方法可实现造粒、挤出、辐照、发泡的连续式生产，生产效率高，适合工业化使用。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的发泡材料断面SEM图。
图2是本发明实施例2制备得到的发泡材料断面SEM图。
图3是本发明对比例1制备得到的发泡材料断面SEM图。
图4是本发明对比例1制备得到的发泡材料断面SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯70份；
聚乳酸20份；
多孔无机粒子光敏剂5份；
AC发泡剂5份；
扩链剂ADR-4370S 1.5份；
相容剂三乙酸甘油酯1.5份；
助交联剂1,4-丁二醇二丙烯酸酯1.5份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
多环氧基团改性淀粉10份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH550置于乙醇水混合液中制备得到2wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将介孔二氧化硅分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应5h后取沉淀、在100℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、20份聚乳酸、1.5份相容剂三乙酸甘油酯混合，在180℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将60份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在130℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为120℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为40℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在120℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在20kGy下进行辐照交联，随后在250℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料；
将实施例1制备得到的可降解发泡材料断面形貌进行SEM表征，结果如图1所示，由图可知，本发明制备得到的发泡材料泡孔均一，同时基体相容性好，无明显相分离。
实施例2：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯60份；
聚乳酸30份；
多孔无机粒子光敏剂5份；
AC发泡剂8份；
扩链剂ADR-4370S 1.5份；
相容剂三乙酸甘油酯1.5份；
助交联剂季戊四醇三丙烯酸酯2份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
多环氧基团改性淀粉10份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH540置于乙醇水混合液中制备得到2wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将水滑石分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应6h后取沉淀、在110℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将15份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、30份聚乳酸、1.5份相容剂混合，在160-210℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将45份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在150℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为130℃，模头温度为120℃，三辊定型冷却温度为60℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在140℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在40kGy下进行辐照交联，随后在300℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料；
将实施例2制备得到的可降解发泡材料断面形貌进行SEM表征，结果如图2所示，由图可知，本发明制备得到的发泡材料泡孔均一，同时基体相容性好，无明显相分离。
实施例3：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯50份；
聚乳酸40份；
多孔无机粒子光敏剂5份；
AC发泡剂8份；
扩链剂ADR-4370S 1.5份；
相容剂三乙酸甘油酯1.5份；
助交联剂季戊四醇三丙烯酸酯2份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
热塑性淀粉母粒10份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH792置于乙醇水混合液中制备得到5wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将粘土分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应6h后取沉淀、在110℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将20份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、40份聚乳酸、1.5份相容剂混合，在160℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将30份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在100℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为100℃，模头温度为100℃，三辊定型冷却温度为20℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在90℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在5kGy下进行辐照交联，随后在200℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
实施例4：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40份；
聚乳酸20份；
多孔无机粒子光敏剂5份；
AC发泡剂8份；
扩链剂ADR-4370S 1份；
硅烷偶联剂1.5份；
助交联剂三烯丙基异氰酸酯2份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
热塑性淀粉母粒30份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH602置于乙醇水混合液中制备得到3wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将多孔碳分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应6h后取沉淀、在100℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、20份聚乳酸、1.5份硅烷偶联剂混合，在190℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将30份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在120℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为110℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为50℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在100℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在25kGy下进行辐照交联，随后在260℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
实施例5：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯50份；
聚乳酸20份；
多孔无机粒子光敏剂3份；
AC发泡剂6份；
扩链剂ADR-4370S 2份；
相容剂三乙酸甘油酯1.5份；
助交联剂三烯丙基异氰酸酯2份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
含多环氧基团改性淀粉25份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH550置于乙醇水混合液中制备得到2wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将介孔二氧化硅分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应1.5h后取沉淀、在105℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、20份聚乳酸、1.5份相容剂混合，在170℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将50份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在110℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为100℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为40℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在115℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在30kGy下进行辐照交联，随后在260℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
实施例6：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40份；
聚乳酸20份；
多孔无机粒子光敏剂1份；
AC发泡剂3份；
扩链剂ADR-4370S 1份；
硅烷偶联剂0.5份；
助交联剂三烯丙基异氰酸酯1份；
抗氧剂1010 1份；
含多环氧基团改性淀粉10份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH602置于乙醇水混合液中制备得到3wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将多孔碳分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应6h后取沉淀、在100℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、20份聚乳酸、0.5份硅烷偶联剂混合，在190℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将30份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在120℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为110℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为50℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在100℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在25kGy下进行辐照交联，随后在260℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
实施例7：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯80份；
聚乳酸40份；
多孔无机粒子光敏剂5份；
AC发泡剂20份；
扩链剂ADR-4370S 2份；
硅烷偶联剂4份；
助交联剂三烯丙基异氰酸酯4份；
抗氧剂1010 1.5份；
含多环氧基团改性淀粉30份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH602置于乙醇水混合液中制备得到3wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将多孔碳分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应6h后取沉淀、在100℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将20份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、40份聚乳酸、4份硅烷偶联剂混合，在190℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将60份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在120℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为110℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为50℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在100℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在25kGy下进行辐照交联，随后在260℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
实施例8：一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯70份；
聚乳酸20份；
TMPTMA光敏剂5份；
AC发泡剂5份；
扩链剂ADR-4370S 1.5份；
相容剂三乙酸甘油酯1.5份；
助交联剂1,4-丁二醇二丙烯酸酯1.5份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
多环氧基团改性淀粉10份；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、20份聚乳酸、1.5份相容剂三乙酸甘油酯混合，在180℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将60份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在130℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为120℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为40℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在120℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在20kGy下进行辐照交联，随后在250℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
对比例1：(与实施例的区别在于直接采用介孔二氧化硅颗粒替代多孔无机粒子光敏剂，不进行氨类硅烷偶联剂改性)
一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯70份；
聚乳酸20份；
介孔二氧化硅5份；
AC发泡剂5份；
扩链剂ADR-4370S 1.5份；
相容剂三乙酸甘油酯1.5份；
助交联剂1,4-丁二醇二丙烯酸酯1.5份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
多环氧基团改性淀粉10份；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、20份聚乳酸、1.5份相容剂三乙酸甘油酯混合，在180℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将60份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在130℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为120℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为40℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在120℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行在20kGy下进行辐照交联，随后在250℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
对比例2：(与实施例的区别在于多孔无机粒子光敏剂以共混的形式添加，不进行辐照交联)
一种可降解发泡材料，以质量份计，包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯70份；
聚乳酸20份；
多孔无机粒子光敏剂5份；
AC发泡剂5份；
扩链剂ADR-4370S 1.5份；
相容剂三乙酸甘油酯1.5份；
助交联剂1,4-丁二醇二丙烯酸酯1.5份；
抗氧剂DLTP 0.7份；
抗氧剂1010 0.7份；
多环氧基团改性淀粉10份；
其中多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
(1)将KH550置于乙醇水混合液中制备得到2wt％氨类硅烷偶联剂溶液；
(2)将介孔二氧化硅分散于氨类硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应5h后取沉淀、在100℃下烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
一种可降解发泡材料的制备方法，包括以下制备步骤：
S1：将10份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、20份聚乳酸、1.5份相容剂三乙酸甘油酯混合，在180℃下挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将60份聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料在130℃下密炼共混，随后采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为120℃，模头温度为110℃，三辊定型冷却温度为40℃，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后在120℃下挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体在250℃下进行发泡制备得到可降解发泡材料。
将实施例制备得到的发泡材料的泡孔数据进行计算，并根据国标GB/T6344-2008进行了拉伸强度和断裂伸长率的测试，结果如下表所示。
Figure BDA0002927639360000131
由上表可知，实施例1与实施例2、3的区别在于PBAT与PLA比例的不同，体现通过调控PBAT与PLA的比例，可以调控力学性能与延展性能。
实施例4与实施例5的区别在于PBAT与改性淀粉比例的不同，说明在限定范围内，改性淀粉的增加不但在成本上得到降低，同时也不影响发泡材料的拉伸强度和延展性能。
实施例8与实施例1的区别在于采用的普通光敏剂代替了多孔无机粒子光敏剂，其发泡倍率及泡孔密度较低，同时力学性能有所下降。
对比例1与实施例的区别在于直接采用介孔二氧化硅颗粒替代多孔无机粒子光敏剂，不进行氨类硅烷偶联剂改性，其发泡倍率及泡孔密度较低，力学性能有所下降；同时，如图3所示，由于未进行改性，多孔无机粒子光敏剂分散较差，与基体之间结合也较差，因此制备得到的发泡材料断面存在较多的缝隙与开裂现象。
对比例2与实施例的区别在于多孔无机粒子光敏剂以共混的形式添加，不进行辐照交联，因此其熔体强度较低，最后制备得到的发泡倍率及泡孔密度低，力学性能差；同时，如图4所示，由于未进行辐照交联多孔无机粒子光敏剂与基体之间结合较差，因此制备得到的发泡材料断面存在较多的缝隙与开裂现象。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，以质量份计，所述可降解发泡材料包括以下组份：
聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯40-80份；
聚乳酸20-40份；
光敏剂1-5份；
发泡剂3-20份；
相容剂0.5-4份；
助交联剂1-4份；所述助交联剂包括多官能度丙烯酸酯类单体，包括1,4-丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或三烯丙基异氰酸酯中的一种或多种混合；
所述光敏剂为多孔无机粒子光敏剂，制备方法包括：
（1）将氨类硅烷偶联剂置于溶剂中制备得到氨类硅烷偶联剂溶液；
（2）将多孔无机粒子分散于氨类硅烷偶联剂溶液，搅拌反应后取沉淀、烘干，制备得到多孔无机粒子光敏剂；
所述可降解发泡材料的制备方法包括以下制备步骤：
S1：将聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯、聚乳酸、相容剂混合挤出造粒，制备得到共混粒子；
S2：将聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和剩余原料密炼共混后挤出造粒，制备得到发泡母粒；
S3：将共混粒子和发泡母粒搅拌共混后挤出制备得到发泡基体；
S4：将发泡基体进行辐照交联，随后进行发泡制备得到可降解发泡材料。
2.根据权利要求1所述的一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氨类硅烷偶联剂包括KH550、KH540、KH792或KH602中的一种或多种混合；所述氨类硅烷偶联剂溶液的浓度为2-5wt%。
3.根据权利要求1所述的一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述多孔无机粒子包括多孔碳、粘土、水滑石及介孔二氧化硅中的一种及多种混合；所述搅拌反应时间为5-6h；所述烘干温度为100-110℃。
4.根据权利要求1所述的一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，所述发泡剂包括偶氮类发泡剂或磺酰肼类发泡剂的一种或两种混合。
5.根据权利要求1所述的一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，以质量份计，原料还包括以下组份：
扩链剂1-2份；
抗氧剂0.1-1.5份；
淀粉10-30份。
6.根据权利要求5所述的一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，
所述扩链剂包括环氧基扩链剂或噁唑啉型扩链剂中的一种或两种混合；
所述相容剂包括硅烷偶联剂或三乙酸甘油酯中的一种或两种混合；
所述抗氧剂包括氨类抗氧剂，酚类抗氧剂，亚磷酸酯类抗氧剂，含硫类抗氧剂中的一种或多种混合；
所述淀粉包括含多环氧基团的改性淀粉或以含多环氧基团改性淀粉为基体制备的热塑性淀粉母粒。
7.根据权利要求1所述的一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯和聚乳酸的质量比为1:1-3。
8.根据权利要求1所述的一种可降解发泡材料的制备方法，其特征在于，
步骤S1中所述挤出温度为160-210℃；
步骤S2中所述共混温度为100-150℃；
步骤S2采用单螺杆挤出机进行挤出造粒，挤出时挤出机温度为100-130℃，模头温度为100-120℃，三辊定型冷却温度为20-60℃；
步骤S3中所述挤出温度为90-140℃；
步骤S4中所述辐照强度为5-40kGy；
步骤S4中所述发泡温度为200-300℃。
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