CN117430859A - 全降解聚乳酸发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种全降解聚乳酸发泡材料及其制备方法。该制备方法基于聚乳酸发泡前的凝聚态结构调控，通过限制聚乳酸的冷结晶行为，使发泡时聚乳酸基本维持在无定形态进而实现高倍率发泡，并通过有效调节发泡温度和发泡时间可制得泡孔结构可控的聚乳酸发泡材料。本发明提供的聚乳酸泡沫发泡倍率为2–12倍，且具有不同泡孔结构的泡沫能满足不同场合的使用需求。该方法绿色环保，且工艺简单，能针对性地调控聚乳酸的泡孔结构，并能实现高发泡倍率，有效解决了聚乳酸可发泡性差的技术难题。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物发泡材料领域，尤其涉及一种全降解聚乳酸发泡材料及其制备方法。
背景技术
塑料的大规模应用一方面推动了科技的快速发展，为人们生活提供了各种便利；然而另一方面，传统石油基塑料（如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯）在生产过程中需要消耗大量的不可再生资源，并且这些塑料在自然环境中难以降解，造成了“白色污染”，严重威胁着地球的生态环境。随着“双碳”战略的提出以及“禁塑令”的实施，生物基可降解材料的发展和应用成为当前的研究重点之一。其中，聚乳酸由于其较好的综合性能，成为应用较为广泛的可降解聚合物。聚乳酸可以由生物基材料（如玉米、土豆、甘蔗）的发酵产物——乳酸来合成，并且聚乳酸可以在自然环境中完全降解为水和二氧化碳，因而是一种绿色环保型塑料。聚乳酸发泡材料具有轻质、比强度高、抗冲击、吸音隔热等优点，因此在食品包装、医用材料等领域被认为是石油基发泡材料的理想替代。
物理发泡是一种环境友好的加工方法，该方法通过加压的方式将物理发泡剂溶入待发泡坯体中，之后利用降压或升温的方式促使发泡剂与坯体相分离，从而在坯体内形成孔结构。目前物理发泡法已经被广泛用于生产各种轻质塑料泡沫。然而，聚乳酸熔体强度低，常规方法的加工窗口较窄，难以制备发泡倍率高和泡孔直径小的聚乳酸泡沫材料。
专利CN114989589A公开了一种高倍率聚乳酸泡沫及其制备方法。该方法通过加入扩链剂以及聚四氟乙烯（PTFE）提高了聚乳酸的可发性，从而得到低泡孔尺寸和高泡孔密度的聚乳酸发泡材料，但该发明需要添加扩链剂以实现高倍率发泡，添加扩链剂会增加成本，且较多扩链剂可能会导致聚乳酸交联，不利于其回收和降解。
专利CN109572130A公开了一种轻质聚乳酸泡沫材料及其制备方法，采用了共混的方式，通过添加熔体强度较高的PTFE来减少泡孔破裂，并通过添加成核剂来促进气泡成核，降低泡孔尺寸，提高泡孔成核密度。但该方法需要添加PTFE，影响聚乳酸的可降解性并增加成本，并且PTFE及无机填料和聚乳酸的相容性较差，加工过程分散相容易发生团聚，对加工设备有一定要求。
专利CN108409985A公开了一种利用预等温冷结晶处理制备高发泡倍率聚乳酸泡沫材料的方法，该发明将聚乳酸进行等温处理提高其结晶度，使后续饱和过程能保留更多的晶体，这些晶体形成物理缠结网络，改善聚乳酸熔体粘弹性，从而提高聚乳酸的可发性。然而该方法需要较长的等温冷结晶时间及饱和时间（>50 min），不利于大规模批量生产。
现有技术多通过扩链、共混以及添加无机粒子等方式提高聚乳酸的可发泡性，但这些方法会引入异相成分，影响聚乳酸的可降解性，还增加生产成本。尽管专利CN108409985A采用纯聚乳酸实现了高倍率发泡材料的制备，但其制备周期长，生产效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的是提供一种发泡周期短、操作简单、泡孔结构可控的全降解聚乳酸发泡材料的制备方法以及由该方法制得的发泡材料，该制备方法基于聚乳酸发泡前的凝聚态结构调控，通过限制聚乳酸的冷结晶行为，使发泡时聚乳酸基本维持在无定形态进而实现高倍率发泡，并通过有效调节发泡温度和发泡时间可制得具有皮芯泡孔结构或均匀泡孔结构的聚乳酸发泡材料，从而能针对性的调控聚乳酸的泡孔形貌结构，实现了快速发泡且泡孔结构可控的目的，得到的泡孔密度大于105个/cm3和发泡倍率在2–12之间的聚乳酸发泡材料。
具体地，本发明所保护的技术方案如下：
一种全降解聚乳酸发泡材料的制备方法，包括步骤：
步骤一，提供结晶度不大于2%的聚乳酸片材坯；
步骤二，在密闭环境中，向所述聚乳酸片材坯中注入物理发泡气体，并在90–130 °C下进行饱和处理，然后快速降温至10 °C以下后泄压，得到富有发泡气体的饱和聚乳酸片材；
步骤三，对所述饱和聚乳酸片材于40–100 °C进行恒温发泡处理，通过控制发泡温度和发泡时间调控所述饱和聚乳酸片材中形成的泡孔结构，制得全降解聚乳酸发泡材料。
本文中的“结晶度不大于2%的聚乳酸片材坯”指样品坯中无定形态聚乳酸的占比达到98%以上。由于完全为无定形态的聚乳酸很难获得，因此“结晶度不大于2%的聚乳酸片材坯”可以理解为聚乳酸片材坯基本上处于无定形态。
其中，步骤三中，当所述发泡温度为40–80 °C时，制得的全降解聚乳酸发泡材料具有皮芯泡孔结构；当所述发泡温度为80–100 °C时，制得的全降解聚乳酸发泡材料中的泡孔分布相对均匀。
本发明还提供一种由上述制备方法制得的全降解聚乳酸发泡材料，且其泡孔密度大于105个/cm3。
其中，所述聚乳酸发泡材料可以为具有皮芯泡孔结构的泡沫材料，且其芯层主要由孔径5–70 μm的小孔径泡孔组成，且所述小孔径泡孔的密度为106–108个/cm3。优选地，所述聚乳酸发泡材料的皮层主要由孔径>70 μm的大孔径泡孔组成，所述大孔径泡孔的密度为105–106个/cm3，且垂直于聚乳酸发泡材料的表面方向具有一定的取向结构。
本发明提供的上述制备方法首先在高温下使无定形态的聚乳酸片材坯快速吸附物理发泡气体，并使之达到饱和状态；再快速降温至10 °C以下后泄压，得到富有发泡气体的饱和聚乳酸片材；然后控制发泡温度和发泡时间，以调控聚乳酸发泡材料中的泡孔结构；该制备方法简单，易于操作，而且制备周期短，生产效率高。另外，本发明提供的上述方法主要通过调控相关压力、温度和时间等参数，无需添加其他组分（如扩链剂、共混高分子、无机粒子等）即可实现高倍率聚乳酸发泡材料的制备，以及对其泡孔形貌进行有效调控，从而达到绿色环保的目的。
由上述制备方法制得的聚乳酸发泡材料可以为皮芯泡孔结构和均匀泡孔结构，从而可应用于不同的场景，如对力学性能要求高时，则皮芯泡孔结构更合适，如对隔热、缓冲等性能要求高时，则均匀泡孔结构更合适。
附图说明
图1为由实施例1制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片；
图2为由实施例2制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片；
图3为由实施例3制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片；
图4为由对比例1制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片；
图5为由对比例2制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片；
图6为由实施例4制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片；
图7为由实施例5制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片；
图8为由实施例6制得的聚乳酸泡沫样品断面扫描电镜照片。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。本发明中所采用的术语均为所属领域常用术语，采用的原料、设备、制备工艺、测试方法等等未做特殊说明的，均为所属领域现有技术。
本发明采用的分析测试方法如下：
采用排水法测量泡沫表观密度ρFoam，发泡倍率φ=ρPLA/ρFoam（ρPLA是指聚乳酸片材坯的密度）。采用FEI公司的Helios G4 CX扫描电镜观察泡孔形貌，在观察之前先将泡沫样品在液氮中浸泡30 min，随后立即在液氮中脆断，之后将样品表面喷金后观察其断面。
本发明主要目的是基于调控聚乳酸发泡前的凝聚态结构和限制聚乳酸的冷结晶行为，提供一种发泡周期短、操作简单、泡孔结构可控的全降解聚乳酸发泡材料的制备方法以及由该制备方法制得的聚乳酸发泡材料，该制备方法能够使发泡时聚乳酸基本维持在无定形态进而实现高倍率发泡，并通过有效调节发泡温度可制得皮芯泡孔结构和均匀泡孔结构，能针对性的调控聚乳酸的泡孔形貌结构，实现了快速发泡且泡孔结构可控的目的，满足了泡沫材料不同场合的使用需求，有效解决了聚乳酸可发性较差的技术难题；聚乳酸材料的发泡倍率为2–12倍。
具体地，本发明一种全降解聚乳酸发泡材料的制备方法，包括步骤：
步骤一，提供结晶度不大于2%的聚乳酸片材坯；
步骤二，在密闭环境中，向所述聚乳酸片材坯中注入物理发泡气体，并在90–130 °C下进行饱和处理，然后快速降温至10 °C以下后泄压，得到富有发泡气体的饱和聚乳酸片材；
步骤三，对所述饱和聚乳酸片材于40–100 °C进行恒温发泡处理，通过控制发泡温度和发泡时间控制所述饱和聚乳酸片材中形成的泡孔结构，制得全降解聚乳酸发泡材料。
其中，所述步骤一的主要目的是为了提供结晶度不大于2%的聚乳酸片材坯，为此，所述步骤一包括先将干燥后的聚乳酸粒料熔融，消除聚乳酸中的晶体；再压成片材，然后将片材淬冷，得到所述无定形态的聚乳酸片材坯。
所述聚乳酸粒料主要由左旋聚乳酸组成，优选地，其中的右旋聚乳酸组分含量1%–10%，如1%、3%、5%、6%、8%、10%等。所述聚乳酸粒料的熔融温度若高于聚乳酸的熔点太多，容易使聚乳酸降解；若熔融温度过低，不利于聚乳酸充分熔融；所以，所述聚乳酸粒料的熔融温度优选地高于所选的聚乳酸的熔点15–40 °C，如20 °C、25 °C、30 °C、35 °C、40 °C等。所述聚乳酸片材坯优选厚度为0.5–2 mm，如，0.5 mm、1 mm、1.5 mm、2 mm等，片材坯厚度太大难以使发泡气体在短时间内完全达到饱和。所述片材淬冷过程中的冷却速率过小容易造成聚乳酸结晶，所以，冷却速率优选大于20 °C/min，如20 °C/min、30 °C/min、40 °C/min、50°C/min等。
所述步骤二的主要是为了将物理发泡气体在所述聚乳酸片材坯中快速达到饱和状态，避免所述饱和聚乳酸片材坯预先发泡，影响后续泡孔结构的均匀性，所以，该步骤在物理发泡气体在聚乳酸片材坯中达到饱和状态后，先降温至10 °C以下再泄压。具体地，在密闭环境中，向所述聚乳酸片材坯中注入物理发泡剂，并在饱和温度90–130 °C和饱和压力5–20 MPa下进行饱和处理1–15 min；然后快速降温至10℃以下后泄压，得到富有发泡气体的饱和聚乳酸片材。其中，所述物理发泡气体优选为二氧化碳、氮气或两者任意混合气体。
所述饱和温度限定为90–130 °C，如90 °C、100 °C、105 °C、110 °C、115 °C、120 °C、125 °C、130 °C等，主要是因为能够实现在较短的时间内达到饱和并不会引起聚乳酸的冷结晶，且因聚乳酸基体进一步软化使得物理发泡气体能够快速渗入其中，有利于后续发泡。若饱和温度小于90 °C，物理发泡气体难于短时间，如1–15 min渗入聚乳酸基体，进而使得后续难以发泡；若饱和温度大于130 °C，聚乳酸基体部分熔融，将导致坯体变形，不利于泡孔形貌调控。所以，所述饱和温度更优选为90–115 °C。
所述饱和压力为5–20 MPa。若压力小于5 MPa，在饱和过程中聚乳酸基体内会形成较多晶体而影响泡孔均匀性，且饱和后的气体含量小，发泡倍率不高；若压力高于20 MPa，则对设备耐压及密封性有较高要求而增加设备成本。所以饱和压力优选为10–15 MPa。
所述步骤二中的饱和时间对泡孔结构有重要的影响，当饱和时间过低时，物理发泡气体来不及完全渗透聚乳酸基体中，经后续发泡处理后出现聚乳酸表层发泡而中间芯部不发泡的结构；若饱和时间过长，则会使聚乳酸发生冷结晶，发泡气体无法在聚乳酸基体中均匀饱和，甚至结晶时使得发泡气体排出，因此也不利于后续发泡，所以饱和时间优选1–15min，如1 min、3 min、5 min、8 min、10 min、12 min、15 min等，更优选为3–10 min。
所述步骤二中所述无定形态的聚乳酸片材坯进行饱和处理之后，快速降温的速率大于20 °C /min，且泄压时釜内温度低于10 °C，主要是为了实现快速降温至较低温度，避免泄压时提前发泡。此外，对泄压速率也有一定要求，若泄压速率过小，则造成泄压时间长；若泄压速率过大，则可能会引起发泡气体提前发泡，所以泄压速率优选为40–85MPa/s，如40MPa/s、50 MPa/s、60 MPa/s、70 MPa/s、80 MPa/s、85 MPa/s等。
所述步骤三是发泡过程，主要通过控制恒温浴的发泡温度和发泡时间等参数，来调节最终发泡制品的泡孔形貌。具体地，将所述饱和聚乳酸片材置于恒温浴中，于40–100 °C发泡5–150 s后，将其取出冷却定型，制得全降解聚乳酸发泡材料。所述恒温浴的介质优选为硅油或者水。
其中，发泡温度对泡孔结构的影响比较明显。当发泡温度为40–80 °C，可形成皮芯泡孔结构，当发泡温度优选为40–60 °C时，更容易形成皮芯泡孔结构；当发泡温度为80–100°C时，可获得相对均匀泡孔结构，尤其是90–100°C时，更容易获得均匀泡孔结构。如，当饱和压力为10 MPa，饱和温度为110 °C，饱和时间3 min，泄压速率40 MPa/s，发泡时间为20 s时；若发泡温度为40–80 °C时，获得的泡沫发泡倍率2–8倍，形成皮芯结构泡孔，芯层泡孔平均尺寸5–70 μm，芯层的泡孔密度106–108个/cm3，皮层泡孔平均孔径>70 μm，皮层的泡孔密度为105–106个/cm3，且垂直于聚乳酸发泡材料的表面方向具有一定的取向结构；若发泡温度大于80 °C，且小于等于100 °C时，获得的泡沫发泡倍率8–12倍，形成相对均匀结构泡孔，泡孔平均尺寸60–300 μm，泡孔密度105–107个/cm3。又如，发泡温度80 °C为控制泡孔结构的临界温度，在该发泡温度下制得的聚乳酸发泡材料的泡孔结构中的芯层泡孔孔径和皮层泡孔孔径的差异相对较小，通过控制步骤二的饱和温度和饱和时间以及步骤三的发泡温度和发泡时间，可以使得芯层的小泡孔孔径和皮层的大泡孔孔径有明显差异，获得皮芯泡孔结构；也可以使得芯层泡孔孔径和皮层泡孔孔径基本上没有差异，获得均匀泡孔结构。
本发明之所以能够通过控制发泡温度调控聚乳酸发泡材料的泡孔结构，主要原因有两个：第一，饱和过程采用短时间高温浸泡从而最大程度限制了聚乳酸的结晶，为后续泡孔的形成提供了先决条件；第二，发泡过程受温度驱动，传热方向影响泡孔的生长。当发泡温度较低时，如40–60 °C时，发泡驱动力较弱，皮层受热先形成大泡孔，热量在传递到芯层的过程中被削弱，从而诱导芯层形成小泡孔，获得皮芯结构泡孔。当发泡温度80–100°C时，发泡驱动力较强，经过皮层削弱后的热量仍然较多，因而芯层泡孔尺寸也较大，获得具有均匀泡孔结构的聚乳酸发泡材料。
发泡时间对聚乳酸发泡材料的泡孔结构也有影响。随着发泡时间的延长，聚乳酸发泡材料的发泡倍率提高，但其存在临界值，当超过临界值之后，泡孔尺寸和泡孔密度变化将不再明显。因此，发泡时间优选为5–150 s，更优选地发泡时间为20–50 s，如20 s、25 s、30 s、35 s、40 s、45 s、50 s等。
当饱和压力10–15 MPa，饱和温度90–130 °C，饱和时间3–10 min，泄压速率40–85MPa/s，发泡温度100 °C时，若发泡时间小于150 s，发泡倍率为8–12倍，泡孔尺寸65–300 μm，泡孔密度105–107个/cm3；当发泡时间大于150 s后，泡孔形貌基本不再发生变化。
本发明还提供一种由上述制备方法制得的全降解聚乳酸发泡材料，且其泡孔密度大于105个/cm3。
其中，通过控制步骤二的饱和温度和饱和时间以及步骤三的发泡温度和发泡时间等参数可以控制全降解聚乳酸发泡材料的泡孔结构。具体地，当饱和温度为90–130 °C，饱和时间为3–10 min，饱和压力5–20 MPa，发泡温度40–80 °C，发泡时间5–150 s时，制得的聚乳酸发泡材料为具有皮芯泡孔结构的泡沫材料，且其芯层主要由孔径5–70 μm的小孔径泡孔组成，且所述小孔径泡孔的密度为106–108个/cm3；皮层主要由孔径>70 μm的大孔径泡孔组成，所述大孔径泡孔的密度为105–106个/cm3，且垂直于聚乳酸发泡材料的表面方向具有一定的取向结构。
本发明提供的上述全降解聚乳酸发泡材料的制备方法中的步骤二的饱和温度和饱和时间以及步骤三中的发泡温度和发泡时间等工艺参数均为聚乳酸发泡材料的泡孔结构有重要影响，下面以具体实施例进一步说明工艺参数对本发明制得的聚乳酸发泡材料的泡孔结构的影响。
以下所述各实施例中，采用的聚乳酸右旋组分含量约为4%，密度(ρPLA)为1.25 g/cm3，熔点为158 °C，分子量为150000；采用的二氧化碳纯度为99.5%。
实施例
本发明实施例S1–S6和对比例D1–D2提供一种轻质聚乳酸发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将聚乳酸粒料在60 °C下干燥8 h以消除水分的影响，将聚乳酸在190 °C等温3 min后，利用平板硫化机将熔融后的聚乳酸压制成片材，模压压力为10 MPa，之后将聚乳酸片材放入冷水中淬冷后得到厚度为1 mm的无定形态的聚乳酸片材坯；
步骤二、将上述无定形聚乳酸片材坯置于高压釜中密封，注入高压二氧化碳，随后将高压釜加热到90–130 °C，并保持高压釜内5–20 MPa压力饱和1–15 min，之后将高压釜放入冷水中快速降温至10 °C，按照40–85 MPa/s的速率快速泄压，取出得到饱和处理后的聚乳酸片；
步骤三、将上述饱和后的聚乳酸片材放入40–100 °C硅油或水浴中发泡，经过5–150 s后将其取出冷却定型，得到所述轻质聚乳酸泡沫。其中，实施例S2采用水浴实现恒温发泡，其与实施例及对比例采用硅油实现恒温发泡。
各实施例及对比例涉及的工艺参数如下表1所示。
表1 聚乳酸发泡材料的制备方法涉及的工艺参数
由图1可见，实施例1提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面泡孔呈现出明显的皮芯结构分布，其中皮层孔直径为172.2 μm的大泡孔，且沿垂直于样品表面方向取向，泡孔密度为1.7×106个/cm3；芯层泡孔直径为20.4 μm的小泡孔，泡孔密度为5.3×108个/cm3。
由图2显示的实施例2提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面泡孔呈现出明显的皮芯结构分布，其中皮层孔直径为189.5 μm，泡孔密度为1.0×106个/cm3；芯层泡孔直径为31.4 μm，泡孔密度为7.2×107个/cm3。
由图3显示的实施例3提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面泡孔沿发泡材料样品厚度方向呈现出明显的皮芯结构分布，其中皮层孔直径为167.6 μm的大泡孔，且沿垂直于样品表面方向取向，泡孔密度为9.9×105个/cm3；芯层的平均泡孔直径为69.8 μm，泡孔密度为1.5×106个/cm3。
由图4显示的对比例1提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面形貌图可以看出：由本对比例所制得的聚乳酸材料基本不发泡，这主要是由于饱和温度低，且饱和时间过短，导致二氧化碳溶解有限，因而难以形成泡孔结构。
由图5显示的对比例2提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面形貌图可以看出：虽然由本对比例制得的聚乳酸发泡材料的样品的皮层出现了大泡孔，但芯层仍然为实心的未发泡区。如此主要是由于饱和时间过短，导致二氧化碳只渗入样品的表层区域，芯层二氧化碳含量较小发泡驱动力不足，因而难以形成皮芯结构泡孔。
由图6显示的实施例4提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面形貌图可以看出：本实施例制得的聚乳酸发泡材料的泡孔尺寸相对均匀，平均泡孔尺寸为69.1 μm，泡孔密度为4.9×107个/cm3。如此，由于饱和温度较高，传热较快，导致内外泡孔的形貌差距较小。
由图7显示的实施例5提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面形貌图可以看出：泡孔呈现出明显的皮芯结构分布，其中皮层孔直径为193.6 μm的大泡孔，且沿垂直于样品表面方向取向，泡孔密度为1.5×106个/cm3；芯层泡孔直径为24.9 μm的小泡孔，泡孔密度为2.4×108个/cm3。本实施例与实施例1相比，在其它条件相同的条件下，随着发泡时间的延长，聚乳酸泡沫的发泡倍率提高。
由图8显示的实施例6提供的全降解聚乳酸发泡材料的断面形貌图可以看出：泡孔呈现出皮芯结构，其中皮层泡孔直径为110.0 μm，泡孔密度为6.6×106个/cm3；芯层泡孔直径46.0 μm，泡孔密度为8.9×106个/cm3。由此可见，与实施例5相比，本实施例的芯层的小泡孔孔径与皮层的大泡孔孔径的差异减小，泡孔密度更加接近。
因此，本发明实施例提供的上述制备方法可以直接对聚乳酸进行发泡，无需添加其他物质（如扩链剂、共混高分子、无机粒子等）即可实现聚乳酸的高倍率发泡，以及对其泡孔形貌的调控。本发明制备的聚乳酸泡沫可以为皮芯泡孔结构和均匀泡孔结构，从而可应用于不同的场景，如对力学性能要求高时，则皮芯泡孔结构更合适；如对隔热、缓冲等性能要求高时，则均匀泡孔结构更合适。本发明提供的制备方法还具有绿色环保、成型过程简单、成型时间较短等特点，能针对性的调控聚乳酸的泡孔形貌结构，并实现高发泡倍率，发泡倍率可达到2–12倍，有效解决了聚乳酸可发性较差的技术难题。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种全降解聚乳酸发泡材料的制备方法，包括步骤：
步骤一，提供结晶度不大于2%的聚乳酸片材坯；
步骤二，在密闭环境中，向所述聚乳酸片材坯中注入物理发泡气体，并在90–130 °C下进行饱和处理，然后快速降温至10 °C以下后泄压，得到富有发泡气体的饱和聚乳酸片材；
步骤三，对所述饱和聚乳酸片材于40–100 °C进行恒温发泡处理，通过控制发泡温度和发泡时间调控所述饱和聚乳酸片材中形成的泡孔结构，制得全降解聚乳酸发泡材料。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，在密闭环境中，向所述聚乳酸片材坯中注入所述物理发泡气体，并在饱和温度90–130 °C和饱和压力5–20 MPa下进行饱和处理1–15 min；然后快速降温至10 °C以下后泄压，得到所述饱和聚乳酸片材；
优选地，所述饱和温度为90–115 °C；
优选地，所述饱和压力为10–15 MPa；
优选地，所述饱和时间为3–10 min。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中所述聚乳酸片材坯进行饱和处理之后，快速降温的速率大于20 °C/min，且泄压时釜内温度低于10 °C；
优选地，所述泄压速率为40–85 MPa/s。
4. 根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三包括：将所述饱和聚乳酸片材置于恒温浴中，于40–100 °C发泡5–150 s后，将其取出冷却定型，制得全降解聚乳酸发泡材料；
优选地，所述恒温浴的介质为硅油或者水。
5. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，所述发泡温度为40–80 °C，制得的全降解聚乳酸发泡材料具有皮芯泡孔结构；
优选地，所述发泡温度为40–60 °C。
6. 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，所述发泡温度为80–100 °C，制得的全降解聚乳酸发泡材料中的泡孔分布相对均匀；
优选地，所述发泡温度为90–100 °C。
7.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中物理发泡气体优选为二氧化碳、氮气或两者任意比例混合气体。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一包括先将干燥后的聚乳酸粒料熔融，消除聚乳酸中的晶体；再压成片材，然后将片材淬冷，得到结晶度不大于2%的所述聚乳酸片材坯。
9. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中聚乳酸粒料的熔融温度高于所选的聚乳酸的熔点15–40 °C；
优选地，所述聚乳酸片材坯厚度为0.5–2 mm；
优选地，所述片材淬冷过程中的冷却速率大于20 °C/min。
10.一种由上述权利要求1～9任一项所述的制备方法制得的全降解聚乳酸发泡材料，且其泡孔密度大于105个/cm3；
优选地，所述聚乳酸发泡材料为具有皮芯泡孔结构的泡沫材料，且其芯层主要由孔径5–70 μm的小孔径泡孔组成，且所述小孔径泡孔的密度为106–108个/cm3；
优选地，所述聚乳酸发泡材料的皮层主要由孔径>70 μm的大孔径泡孔组成，所述大孔径泡孔的密度为105–106个/cm3，且垂直于聚乳酸发泡材料的表面方向具有一定的取向结构。
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