CN113956628A - 高熔点pbat泡沫制备方法及应用 - Google Patents
高熔点pbat泡沫制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113956628A CN113956628A CN202111369662.2A CN202111369662A CN113956628A CN 113956628 A CN113956628 A CN 113956628A CN 202111369662 A CN202111369662 A CN 202111369662A CN 113956628 A CN113956628 A CN 113956628A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pbat
- npcc
- foam
- foaming
- test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920001896 polybutyrate Polymers 0.000 title claims abstract description 136
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- NAIXASFEPQPICN-UHFFFAOYSA-O p-nitrophenylphosphocholine Chemical compound C[N+](C)(C)CCOP(O)(=O)OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 NAIXASFEPQPICN-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 58
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 68
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 22
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 15
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 claims description 5
- 229940075529 glyceryl stearate Drugs 0.000 claims description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 description 8
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 4
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 229920003232 aliphatic polyester Polymers 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010097 foam moulding Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002407 tissue scaffold Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
- C08J9/12—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
- C08J9/122—Hydrogen, oxygen, CO2, nitrogen or noble gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0014—Use of organic additives
- C08J9/0023—Use of organic additives containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
- C08J9/0071—Nanosized fillers, i.e. having at least one dimension below 100 nanometers
- C08J9/008—Nanoparticles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0095—Mixtures of at least two compounding ingredients belonging to different one-dot groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
- C08J2203/06—CO2, N2 or noble gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
- C08J2203/08—Supercritical fluid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
- C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/04—Oxygen-containing compounds
- C08K5/10—Esters; Ether-esters
- C08K5/101—Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids
- C08K5/103—Esters; Ether-esters of monocarboxylic acids with polyalcohols
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明公开了高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，包括以下步骤：将PBAT材料和NPCC分别放置在50℃‑60℃和90℃‑100℃的烘箱中干燥6‑8小时,以移除原料表面多余的水分，将PBAT和NPCC按照一定的比例在密炼机中进行混合，得到PBAT和NPCC的复合材料，放入到高压反应釜中进行间歇式发泡，在发泡的过程中使用超临界CO2为物理发泡气体，在120℃‑150℃的温度下注入20MPa的超临界CO2并维持4‑5小时，等待发泡剂气体充分扩散和溶解在PBAT和NPCC的复合材料中后，快速释放压力至大气压，使溶解在PBAT基体中的CO2由超临界状态变为气态并发泡。该高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，制出的PBAT泡沫具备物理性能和力学性能好，且保留了PBAT泡沫的可降解性。
Description
技术领域
本发明涉及发泡材料技术领域，具体为高熔点PBAT泡沫制备方法及应用。
背景技术
随着国内各省市禁塑限塑令政策的推进，可降解高分子材料在市场中发挥着越来越重要的作用，为了缓解白色污染，PBAT泡沫作为一种与低密度聚乙烯（LDPE）泡沫类似的材料，其研发与应用对我国的可持续发展具有重要意义。
近年来高分子发泡成型方法和新型绿色可降解材料合成技术的发展迅速在高分子发泡材料的生产和生活中发挥着重要作用并表现出新的趋势即利用绿色可降解高分子作为基体制备发泡材料。新型可降解高分子发泡材料的应用更加广泛，不仅能够替代传统高分子发泡材料产品同时还可以在生物医疗器件领域中开拓新的应用。例如聚乳酸泡沫由于优异的力学性能、无毒、良好的化学相容性和可生物降解性能,被用于术后药物载体、消毒杀菌海绵、组织支架等是医疗器件领域中使用最多的生物基发泡材料，然而,可降解类饱和脂肪聚酯一般表现出力学性能和热性能较差的缺点。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，具备物理性能和力学性能好，且保留了PBAT泡沫的可降解性等优点。
（二）技术方案
为实现上述PBAT泡沫的物理和力学性能较差的目的，本发明提供如下技术方案：
高熔点PBAT泡沫制备方法，包括以下步骤：
S1：将硬脂酸甘油酯和PBAT置于三氯甲烷中溶解，在18～25℃下挥发去除三氯甲烷，制备得到改性PBAT材料；
S2：将步骤1制备得到的PBAT材料和NPCC分别放置在50℃-60℃和90℃-100℃的烘箱中干燥6-8小时,以移除原料表面多余的水分，然后将PBAT和NPCC按照一定的比例在密炼机中进行混合，得到PBAT和NPCC的复合材料；
S3：将步骤2中得到PBAT和NPCC的复合材料放入到高压反应釜中进行间歇式发泡，在发泡的过程中使用超临界CO2为物理发泡气体，在120℃-150℃的温度下注入20MPa的超临界CO2并维持4-5小时；
S4：等待发泡剂气体充分扩散和溶解在PBAT和NPCC的复合材料中后，快速释放压力至大气压，使溶解在PBAT基体中的CO2由超临界状态变为气态并发泡；
S5：将发泡后的PBAT基体静置数天后，等待其熟化，从中随机抽取试样，进行测试，测试合格的PBAT基体才可使用。
优选的，所述密炼机的温度为190℃，密炼的时间为10min，密炼的转速为60r/min。
优选的，所述NPCC具体为NPCC-201,粒子密度为2.5-2.6g/cm3,平均粒径和表面积分别为15-40nm和40m2/g。
优选的，所述PBAT和NPCC的复合材料包括以下重量份数配比的原料：PBAT96%-99%，NPCC1%-4%。
优选的，所述PBAT基体测试包括结晶行为测试；流变性能测试；力学性能测试和发泡微观结构表征测试。
高熔点PBAT泡沫制备方法制得的高熔点PBAT泡沫的应用，其用作泡沫游泳圈的内芯制造或用作衣服（如羽绒服）保暖材料。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，具备以下有益效果：
1、该高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，通过在PBAT泡沫制备过程中加入适量的NPCC，使得制出的PBAT泡沫具备物理性能和力学性能好，且保留了PBAT泡沫的可降解性，对于有效控制可降解柔性发泡材料的泡体结构具有重要意义。
2、该高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，通过降低粒子的尺寸至纳米级以提高无机粒子的比表面积从而达到增加填料/聚合物界面相的目的，通过该方法制备出的活性纳米碳酸钙粒子(NPCC)作为填料有显著提升性能的作用。此外，NPCC比表面积巨大在高分子发泡过程中还具有为泡孔成核提供异相成核点的作用从而能够调控泡孔形态。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
高熔点PBAT泡沫制备方法，包括以下步骤：
S1：将硬脂酸甘油酯和PBAT置于三氯甲烷中溶解，在18下挥发去除三氯甲烷，制备得到改性PBAT材料。
S2：将步骤1制备得到的PBAT材料和NPCC分别放置在60℃和100℃的烘箱中干燥6小时,以移除原料表面多余的水分，然后将PBAT和NPCC按照一定的比例在密炼机中进行混合，得到PBAT和NPCC的复合材料，所述密炼机的温度为190℃，密炼的时间为10min，密炼的转速为60r/min，所述NPCC具体为NPCC-201,粒子密度为2.5g/cm3,平均粒径和表面积分别为30nm和40m2/g。
S3：将步骤2中得到PBAT和NPCC的复合材料放入到高压反应釜中进行间歇式发泡，在发泡的过程中使用超临界CO2为物理发泡气体，在120℃的温度下注入20MPa的超临界CO2并维持4小时，所述PBAT和NPCC的复合材料包括以下重量份数配比的原料：PBAT96%，NPCC4%。
S4：等待发泡剂气体充分扩散和溶解在PBAT和NPCC的复合材料中后，快速释放压力至大气压，使溶解在PBAT基体中的CO2由超临界状态变为气态并发泡。
S5：将发泡后的PBAT基体静置数天后，等待其熟化，从中随机抽取试样，进行测试，测试合格的PBAT基体才可使用，所述PBAT基体测试包括结晶行为测试；流变性能测试；力学性能测试和发泡微观结构表征测试。
结晶行为测试：使用DSC对PBAT复合体系的结晶和熔融行为进行表征，测试条件为氮气氛围，PBAT基体被快速升温至200℃并维持5min，消除热历史并以10℃/min的冷却速率降温至40℃，观察结晶行为随后以10℃/min的加热速率升温至180℃后观察其熔融行为。
流变性能测试：PBAT/NPCC复合体系的动态剪切流变性能通过旋转流变仪进行表征，试验样品置于直径为10mm的圆形平行板间测试间距为1mm，测试温度为190℃，频率范围为0.1-100s-1。
力学性能测试：PBAT/NPCC复合体系的拉伸性能测试根据GB/T1040-92标准中规定进行，试验拉伸速率为5mm/min；PBAT样品由于优异的韧性在常温冲击试验中难以发生断裂，故未测试其冲击强度值。
发泡微观结构表征测试：PBAT/NPCC复合体系泡沫的密度采用真密度测定仪进行测试，每组样品测试3次取平均值作为该样品的密度；利用扫描电子显微镜对PBAT/NPCC复合体系泡沫的泡孔结构进行表征测试，将发泡样品浸泡在液氮中冷却并淬断断面表面喷金，在放大倍率为200倍下观察泡体的结构并计算泡孔密度；泡孔密度通过计算机软件分析并通过如下公式进行计算。
式中:N0为泡孔密度；nb为统计面积中的泡孔数量;A为扫描电镜照片中所选择的统计面积;p为发泡后的样品密度;pf是未发泡的样品密度。
高熔点PBAT泡沫制备方法制得的高熔点PBAT泡沫的应用，其用作泡沫游泳圈的内芯制造或用作衣服（如羽绒服）保暖材料，结构从里至外依次为纺织内衬材料，可透气环保膜，生物可降解超临界发泡弹性保温材料，可透气环保膜和纺织物面料。
实施例二：
高熔点PBAT泡沫制备方法，包括以下步骤：
S1：将硬脂酸甘油酯和PBAT置于三氯甲烷中溶解，在18℃下挥发去除三氯甲烷，制备得到改性PBAT材料。
S2：将步骤1制备得到的PBAT材料和NPCC分别放置在50℃和90℃的烘箱中干燥6小时,以移除原料表面多余的水分，然后将PBAT和NPCC按照一定的比例在密炼机中进行混合，得到PBAT和NPCC的复合材料，所述密炼机的温度为190℃，密炼的时间为10min，密炼的转速为60r/min，所述NPCC具体为NPCC-201,粒子密度为2.5g/cm3,平均粒径和表面积分别为15nm和40m2/g。
S3：将步骤2中得到PBAT和NPCC的复合材料放入到高压反应釜中进行间歇式发泡，在发泡的过程中使用超临界CO2为物理发泡气体，在130℃的温度下注入20MPa的超临界CO2并维持4小时，所述PBAT和NPCC的复合材料包括以下重量份数配比的原料：PBAT97%，NPCC3%。
S4：等待发泡剂气体充分扩散和溶解在PBAT和NPCC的复合材料中后，快速释放压力至大气压，使溶解在PBAT基体中的CO2由超临界状态变为气态并发泡。
S5：将发泡后的PBAT基体静置数天后，等待其熟化，从中随机抽取试样，进行测试，测试合格的PBAT基体才可使用，所述PBAT基体测试包括结晶行为测试；流变性能测试；力学性能测试和发泡微观结构表征测试。
结晶行为测试：使用DSC对PBAT复合体系的结晶和熔融行为进行表征，测试条件为氮气氛围，PBAT基体被快速升温至200℃并维持5min，消除热历史并以10℃/min的冷却速率降温至40℃，观察结晶行为随后以10℃/min的加热速率升温至180℃后观察其熔融行为。
流变性能测试：PBAT/NPCC复合体系的动态剪切流变性能通过旋转流变仪进行表征，试验样品置于直径为10mm的圆形平行板间测试间距为1mm，测试温度为190℃，频率范围为0.1-100s-1。
力学性能测试：PBAT/NPCC复合体系的拉伸性能测试根据GB/T1040-92标准中规定进行，试验拉伸速率为5mm/min；PBAT样品由于优异的韧性在常温冲击试验中难以发生断裂，故未测试其冲击强度值。
发泡微观结构表征测试：PBAT/NPCC复合体系泡沫的密度采用真密度测定仪进行测试，每组样品测试3次取平均值作为该样品的密度；利用扫描电子显微镜对PBAT/NPCC复合体系泡沫的泡孔结构进行表征测试，将发泡样品浸泡在液氮中冷却并淬断断面表面喷金，在放大倍率为200倍下观察泡体的结构并计算泡孔密度；泡孔密度通过计算机软件分析并通过如下公式进行计算。
式中:N0为泡孔密度；nb为统计面积中的泡孔数量;A为扫描电镜照片中所选择的统计面积;p为发泡后的样品密度;pf是未发泡的样品密度。
高熔点PBAT泡沫制备方法制得的高熔点PBAT泡沫的应用，其用作泡沫游泳圈的内芯制造或用作衣服（如羽绒服）保暖材料，结构从里至外依次为纺织内衬材料，可透气环保膜，生物可降解超临界发泡弹性保温材料，可透气环保膜和纺织物面料。
实施例三：
高熔点PBAT泡沫制备方法，包括以下步骤：
S1：将硬脂酸甘油酯和PBAT置于三氯甲烷中溶解，在25℃下挥发去除三氯甲烷，制备得到改性PBAT材料。
S2：将步骤1制备得到的PBAT材料和NPCC分别放置在50℃和90℃的烘箱中干燥8小时,以移除原料表面多余的水分，然后将PBAT和NPCC按照一定的比例在密炼机中进行混合，得到PBAT和NPCC的复合材料，所述密炼机的温度为190℃，密炼的时间为10min，密炼的转速为60r/min，所述NPCC具体为NPCC-201,粒子密度为2.6g/cm3,平均粒径和表面积分别为20nm和40m2/g。
S3：将步骤2中得到PBAT和NPCC的复合材料放入到高压反应釜中进行间歇式发泡，在发泡的过程中使用超临界CO2为物理发泡气体，在50℃的温度下注入20MPa的超临界CO2并维持5小时，所述PBAT和NPCC的复合材料包括以下重量份数配比的原料：PBAT99%，NPCC1%。
S4：等待发泡剂气体充分扩散和溶解在PBAT和NPCC的复合材料中后，快速释放压力至大气压，使溶解在PBAT基体中的CO2由超临界状态变为气态并发泡。
S5：将发泡后的PBAT基体静置数天后，等待其熟化，从中随机抽取试样，进行测试，测试合格的PBAT基体才可使用，所述PBAT基体测试包括结晶行为测试；流变性能测试；力学性能测试和发泡微观结构表征测试。
结晶行为测试：使用DSC对PBAT复合体系的结晶和熔融行为进行表征，测试条件为氮气氛围，PBAT基体被快速升温至200℃并维持5min，消除热历史并以10℃/min的冷却速率降温至40℃，观察结晶行为随后以10℃/min的加热速率升温至180℃后观察其熔融行为。
流变性能测试：PBAT/NPCC复合体系的动态剪切流变性能通过旋转流变仪进行表征，试验样品置于直径为10mm的圆形平行板间测试间距为1mm，测试温度为190℃，频率范围为0.1-100s-1。
力学性能测试：PBAT/NPCC复合体系的拉伸性能测试根据GB/T1040-92标准中规定进行，试验拉伸速率为5mm/min；PBAT样品由于优异的韧性在常温冲击试验中难以发生断裂，故未测试其冲击强度值。
发泡微观结构表征测试：PBAT/NPCC复合体系泡沫的密度采用真密度测定仪进行测试，每组样品测试3次取平均值作为该样品的密度；利用扫描电子显微镜对PBAT/NPCC复合体系泡沫的泡孔结构进行表征测试，将发泡样品浸泡在液氮中冷却并淬断断面表面喷金，在放大倍率为200倍下观察泡体的结构并计算泡孔密度；泡孔密度通过计算机软件分析并通过如下公式进行计算。
式中:N0为泡孔密度；nb为统计面积中的泡孔数量;A为扫描电镜照片中所选择的统计面积；p为发泡后的样品密度；pf是未发泡的样品密度。
其他数据：
| a | b | c | d | |
| 密度 | 0.301 | 0.242 | 0.685 | 0.452 |
| 发泡倍率 | 4 | 5 | 2 | 3 |
高熔点PBAT泡沫制备方法制得的高熔点PBAT泡沫的应用，其用作泡沫游泳圈的内芯制造或用作衣服（如羽绒服）保暖材料，结构从里至外依次为纺织内衬材料，可透气环保膜，生物可降解超临界发泡弹性保温材料，可透气环保膜和纺织物面料。
判断标准：根据结晶行为测试；流变性能测试；力学性能测试和发泡微观结构表征测试的测试结果进行分析，得出本技术方案中，实施例三为最佳实施例。
本发明的有益效果是：
1、该高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，通过在PBAT泡沫制备过程中加入适量的NPCC，使得制出的PBAT泡沫具备物理性能和力学性能好，且保留了PBAT泡沫的可降解性，对于有效控制可降解柔性发泡材料的泡体结构具有重要意义。
2、该高熔点PBAT泡沫制备方法及应用，通过降低粒子的尺寸至纳米级以提高无机粒子的比表面积从而达到增加填料/聚合物界面相的目的，通过该方法制备出的活性纳米碳酸钙粒子(NPCC)作为填料有显著提升性能的作用。此外，NPCC比表面积巨大在高分子发泡过程中还具有为泡孔成核提供异相成核点的作用从而能够调控泡孔形态。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.高熔点PBAT泡沫制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将硬脂酸甘油酯和PBAT置于三氯甲烷中溶解，在18～25℃下挥发去除三氯甲烷，制备得到改性PBAT材料；
S2：将步骤1制备得到的PBAT材料和NPCC分别放置在50℃-60℃和90℃-100℃的烘箱中干燥6-8小时,以移除原料表面多余的水分，然后将PBAT和NPCC按照一定的比例在密炼机中进行混合，得到PBAT和NPCC的复合材料；
S3：将步骤2中得到PBAT和NPCC的复合材料放入到高压反应釜中进行间歇式发泡，在发泡的过程中使用超临界CO2为物理发泡气体，在120℃-150℃的温度下注入20MPa的超临界CO2并维持4-5小时；
S4：等待发泡剂气体充分扩散和溶解在PBAT和NPCC的复合材料中后，快速释放压力至大气压，使溶解在PBAT基体中的CO2由超临界状态变为气态并发泡；
S5：将发泡后的PBAT基体静置数天后，等待其熟化，从中随机抽取试样，进行测试，测试合格的PBAT基体才可使用。
2.根据权利要求1所述的高熔点PBAT泡沫制备方法，其特征在于：所述密炼机的温度为190℃，密炼的时间为10min，密炼的转速为60r/min。
3.根据权利要求1所述的高熔点PBAT泡沫制备方法，其特征在于：所述NPCC具体为NPCC-201,粒子密度为2.5-2.6g/cm3,平均粒径和表面积分别为15-40nm和40m2/g。
4.根据权利要求1所述的高熔点PBAT泡沫制备方法，其特征在于：所述PBAT和NPCC的复合材料包括以下重量份数配比的原料：PBAT96%-99%，NPCC1%-4%。
5.根据权利要求1所述的高熔点PBAT泡沫制备方法，其特征在于：所述PBAT基体测试包括结晶行为测试；流变性能测试；力学性能测试和发泡微观结构表征测试。
6.高熔点PBAT泡沫的应用，其特征在于：根据权利要求1-5所述的高熔点PBAT泡沫制备方法制得的高熔点PBAT泡沫，用作泡沫游泳圈的内芯制造或用作衣服（如羽绒服）保暖材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111369662.2A CN113956628A (zh) | 2021-11-18 | 2021-11-18 | 高熔点pbat泡沫制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111369662.2A CN113956628A (zh) | 2021-11-18 | 2021-11-18 | 高熔点pbat泡沫制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113956628A true CN113956628A (zh) | 2022-01-21 |
Family
ID=79471288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111369662.2A Pending CN113956628A (zh) | 2021-11-18 | 2021-11-18 | 高熔点pbat泡沫制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113956628A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101565509A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-28 | 上海交通大学 | 改性pbat发泡材料的制备方法 |
| CN109280350A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-29 | 丹阳东润保鲜用品实业有限公司 | 一种快速成型可降解复合材料及其制备方法 |
| CN112512771A (zh) * | 2018-05-21 | 2021-03-16 | O2伙伴有限责任公司 | 可生物降解和工业可堆肥的注射成型微孔软质泡沫及制造其的方法 |
-
2021
- 2021-11-18 CN CN202111369662.2A patent/CN113956628A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101565509A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-28 | 上海交通大学 | 改性pbat发泡材料的制备方法 |
| CN112512771A (zh) * | 2018-05-21 | 2021-03-16 | O2伙伴有限责任公司 | 可生物降解和工业可堆肥的注射成型微孔软质泡沫及制造其的方法 |
| CN109280350A (zh) * | 2018-08-09 | 2019-01-29 | 丹阳东润保鲜用品实业有限公司 | 一种快速成型可降解复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 刘伟，等: "PBAT/NPCC复合体系发泡材料的制备与表征", 《塑料》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Fabrication of high-expansion microcellular PLA foams based on pre-isothermal cold crystallization and supercritical CO2 foaming | |
| CN101519485B (zh) | 一种宽温域阻尼减振聚氨酯微孔弹性体材料及其制备方法 | |
| CN100491433C (zh) | 一种聚氨酯微孔弹性体复合材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Enhancing the melt strength of poly (lactic acid) via micro-crosslinking and blending with poly (butylene adipate-co-butylene terephthalate) for the preparation of foams | |
| Zhou et al. | Green and Ethanol‐Resistant Polyurethane Nanofibrous Membranes Based on an Ethanol Solvent for Waterproof and Breathable Textiles | |
| CN104151518A (zh) | 聚氨酯运动护膝组合物及其制备方法 | |
| Li et al. | Fabrication and properties of antimicrobial flexible nanocomposite polyurethane foams with in situ generated copper nanoparticles | |
| Banik et al. | Water blown soy polyol-based polyurethane foams of different rigidities | |
| Wang et al. | Fabrication of wrinkled thermoplastic polyurethane foams by dynamic supercritical carbon dioxide foaming | |
| Tang et al. | Fabrication of low-density poly (lactic acid) microcellular foam by self-assembly crystallization nucleating agent | |
| Lu et al. | Effect of chain relaxation on the shrinkage behavior of TPEE foams fabricated with supercritical CO2 | |
| Ren et al. | A green fabrication method of poly (lactic acid) perforated membrane via tuned crystallization and gas diffusion process | |
| CN113956628A (zh) | 高熔点pbat泡沫制备方法及应用 | |
| Wang et al. | Controllable cell structures of poly (ether-block-amide) foams via isothermal melt crystallization-foaming in supercritical CO2 | |
| Wang et al. | Structure-tunable poly (butylene adipate-co-terephthalate) foams with enhanced mechanical performance derived by microcellular foaming with carbon dioxide as blowing agents | |
| CN111138773A (zh) | 一种具有小孔径的轻量聚苯乙烯发泡材料及其制备方法 | |
| Tang et al. | The synergistic effect of polytetrafluoroethylene in-situ fibrillation and dibenzoyl sebacate hydrazide on the crystallization and foaming behavior of poly (lactic acid) | |
| Zhang et al. | Effects of chain composition of PBAT on the supercritical CO2 foaming and degradation behavior | |
| Ivanovic et al. | Supercritical CO 2 deposition and foaming process for fabrication of biopolyester–Z n O bone scaffolds | |
| CN106146840B (zh) | 一种聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法 | |
| CN110655766B (zh) | 一种用于食品保鲜的聚乳酸多孔膜的制备方法 | |
| KR100711644B1 (ko) | 열세트성이 향상된 폴리우레탄 탄성사 | |
| CN112266590A (zh) | 一种聚乳酸/微晶纤维素复合发泡片材及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Preparation and properties of foamed cellulose acetate/polylactic acid blends | |
| CN114989590B (zh) | 一种高流动性聚乳酸材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220121 |