專利名稱：一種生物可降解材料聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種生物可降解材料聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯
(PBAT)發(fā)泡粒子的制備方法，屬于生物可降解高分子發(fā)泡材料的領域。
背景技術：
泡沬塑料是一種以高聚物為基體的聚合物/氣體復合材料。由于這種材料一 般都具有比強度高、抗沖擊強度高、隔熱性好、電絕緣性好的性能，所以被廣泛 應用在包裝、飛機和汽車部件、運動器材、建筑材料和保溫絕緣材料、以及醫(yī)學 等領域中?，F(xiàn)有泡沫塑料品種主要有聚氨酯(EPU)、聚苯乙烯(EPS)、聚乙烯 (EPE)三大類，但都有其局限性。EPU存在對人體有害的單體殘留物，且無法 除盡；EPS則因為"白色污染"早已在2005年被聯(lián)合國組織禁止在全球范圍內(nèi)的 餐飲和包裝行業(yè)生產(chǎn)和使用；EPE耐熱性差，雖可回收利用，但成本很高。由于 它們都是生物不可降解材料，其應用領域越來越受到來自環(huán)保的壓力和限制。隨 著當今社會對環(huán)境保護的日益重視，研發(fā)生物可降解的發(fā)泡塑料，在某些領域替 代現(xiàn)有的泡沫塑料己是當務之急。
生物可降解材料主要有脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉、纖維素、聚酰胺等，當 前發(fā)泡研究的主要是聚乳酸、淀粉及多元組合物。中國專利CN101362833、 CN1495223，日本專利JP2008231283、 JP2008231284，世界專利WO2006/038548、 WO2006/103969、 WO2007/083705涉及聚乳酸發(fā)泡的研究；CN1357562涉及植 物淀粉為主體原料的發(fā)泡方法；CN101386703、 CN1919926、 CN1786072涉及聚 乳酸/淀粉等制備的多元組合可降解發(fā)泡塑料的發(fā)泡方法。聚己二酸-對苯二甲酸 -丁二醇酯(PBAT)是一種新型的生物可降解材料，具有與低密度聚乙烯(LDPE) 相似的機械性能，因此在發(fā)泡材料、吹塑薄膜的應用中將有很好的應用前景。在 2007年高分子年會上四川大學向明介紹了國內(nèi)PBAT在吹塑薄膜方面的研究工 作。US6,703,431 B2中涉及到了 PBAT開孔發(fā)泡材料的制備和應用。CN101386685公開了利用超臨界C02制備PBAT發(fā)泡材料的方法。
隨著對環(huán)境保護和制品性價比等要求的提高，以C02、 N2、 丁垸和戊烷等作 為發(fā)泡劑的物理發(fā)泡方法受到廣泛重視。CN101386685是用超臨界C02制備 PBAT發(fā)泡材料，此方法是在溫度60 11(TC范圍內(nèi)，將PBAT材料置于超臨界 C02流體中進行溶脹至少2小時，然后快速卸壓得到PBAT發(fā)泡材料，但是該方 法生產(chǎn)周期長，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。因此目前急需研制能夠滿足工業(yè)發(fā)展需要的 PBAT物理發(fā)泡方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，而提供一種聚己二酸-對苯二甲酸-丁 二醇酯(PBAT)發(fā)泡粒子的制備方法，其特點是設備要求低，工藝流程簡單， 易于操作，生產(chǎn)周期短，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的有以下技術措施實現(xiàn)
生物可降解材料PBAT發(fā)泡粒子的制備方法
將PBAT粒子置于溫度為120 142'C的密閉容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過 模具體積的1/25，向密閉容器內(nèi)充入8~20MPa的高壓氣體，恒溫保壓5~30min， 使高壓氣體能夠在PBAT粒子中充分溶解，隨后以5~20 MPa/s的速度卸壓至常 壓，取出后在常溫下冷卻，獲得PBAT發(fā)泡粒子。
PBAT粒子為PBAT或用各種添加劑改性的PBAT粒子。 添加劑為擴鏈劑、成核劑、增塑劑、抗氧劑、抗靜電劑、阻燃劑和染色劑中 的至少一種。
高壓氣體為二氧化碳、氮氣、丁烷、或戊垸中的任一種。 本發(fā)明中純PBAT的密度為1.23g/cm3，擴鏈PBAT的密度為1.16 g/cm3;獲
得發(fā)泡粒子的密度為0.13~0.35 g/cm3，泡孔直徑為10~260 pm，發(fā)泡倍率為3~9倍。
本發(fā)明使用的擴鏈劑、成核劑、增塑劑、抗氧劑、抗靜電劑、阻燃劑和染色 劑都是本領域公知的技術，可以分別或共同使用，其前提條件是這些添加劑對實 現(xiàn)本發(fā)明的目的以及對本發(fā)明優(yōu)良效果的取得不產(chǎn)生不利影響。
性能測試
采用的孔徑分析測試儀器為光學顯微鏡。將PBAT發(fā)泡粒子切成薄片，放在光學顯微鏡下以觀察泡孔均勻程度并測量 泡孔直徑。光學顯微鏡為愛國者數(shù)碼觀測王GE-5，其軟件自帶圖像測量功能。
發(fā)泡粒子照片使用愛國者數(shù)碼相機V1018拍照。發(fā)泡粒子發(fā)泡密度以美國 試驗材料學會標準ASTM D792-08進行測定。
發(fā)泡倍率計算公式<formula>formula see original document page 5</formula>
M:發(fā)泡倍率， P~樹脂基體的密度， 發(fā)泡粒子的密度。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點
PBAT高分子材料是一種可以完全生物降解的材料，高壓氣體無污染，因此 本發(fā)明制備的PBAT發(fā)泡材料是一種完全綠色的發(fā)泡材料。本發(fā)明的制備方法工 藝流程簡單，易于操作，生產(chǎn)周期短，利于工業(yè)化生產(chǎn)，推動發(fā)泡材料領域的迅 速發(fā)展，促進發(fā)泡材料的應用。


圖1為實施例1純PBAT粒子發(fā)泡前后粒徑對比圖 圖2為實施例1純PBAT粒子發(fā)泡后光學顯微鏡照片 圖3為實施例6擴鏈PBAT粒子發(fā)泡前后粒徑對比圖 圖4為實施例6擴鏈PBAT粒子發(fā)泡后光學顯微鏡照片 具體實施方法
下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，有必要在此指出的是本實施例只 用于對本發(fā)明作進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領域的技 術熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
實施例1
將純PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使粒 子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度136°C,充入20MPa的高壓N2， 恒溫保壓10min，隨后以10MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，并對其 進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為80nm，密度為 0.15 g/cm3，發(fā)泡倍率為8.2倍。粒子發(fā)泡前后粒徑對比如圖1所示，發(fā)泡后光學 顯微鏡照片如圖2所示。實施例2
將純PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使粒 子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度13(TC，充入15 MPa的高壓N2， 恒溫保壓20min，隨后以20 MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，并對其 進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為45 nm，密度為 0.32 g/cm3，發(fā)泡倍率為3.8倍。
實施例3
將純PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使粒 子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度138'C，充入20 MPa的高壓N2, 恒溫保壓15min，隨后以10MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，并對其 進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為卯拜，密度為 0.14 g/cm3，發(fā)泡倍率為8.8倍。
實施例4
將純PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25,使粒 子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度135'C，充入8MPa的高壓N2， 恒溫保壓30min，隨后以15 MPa/s的速度卸壓至常壓。取出材料，并對其進行 光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為260 密度為0.23 g/cm3，發(fā)泡倍率為5.3倍。
實施例5
將純PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25,使粒 子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度140'C，充入18MPa的高壓N2， 恒溫保壓12miti，隨后以5MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，并對其進 行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為103 pm，密度為 0.19 g/cm3，發(fā)泡倍率為6.5倍。
實施例6
擴鏈PBAT是將PBAT和2%的擴鏈劑過氧化二異丙苯(DCP)通過HAAKE 公司的共混流變儀在溫度為170°C，轉(zhuǎn)速為60 rpm的條件下，混合10 min，進 行擠出造粒。
將擴鏈PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使粒子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度136'C，充入20MPa的高壓 N2,恒溫保壓10min，隨后以10MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，并 對其進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為60pm，密 度為0.13 g/cm3，發(fā)泡倍率為8.9倍。粒子發(fā)泡前后粒徑對比如圖3所示，發(fā)泡 后光學顯微鏡照片如圖4所示。 實施例7
將擴鏈PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使 粒子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度142'C，充入15 MPa的 高壓N2，恒溫保壓10min，隨后以15MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料， 對其進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為160 密 度為0,22g/cm3，發(fā)泡倍率為5.3倍。 實施例8
將擴鏈PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使 粒子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度138'C，充入18 MPa的高壓 N2，恒溫保壓5min，隨后以10MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，并對 其進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為70^im，密度 為0.16 g/cm3，發(fā)泡倍率為7.2倍。
實施例9
將擴鏈PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使 粒子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度137°C，充入8 MPa的高壓 N2，恒溫保壓10min，隨后以10MPa/s的速度卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，對 其進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為260 pm，密度 為0.24g/cm3，發(fā)泡倍率為4.8倍。
實施例10
將擴鏈PBAT粒子置于容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，使 粒子有足夠的空間進行發(fā)泡。待容器達到設定溫度120°C，充入20MPa的高壓 N2，恒溫保壓20min,隨后以20 MPa/s的速率卸壓至常壓。取出發(fā)泡材料，對 其進行光學顯微鏡分析和密度測量。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為IO拜，密度 為0.35g/cm3，發(fā)泡倍率為3.3倍。
權利要求
1、一種生物可降解材料聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟將聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯粒子置于溫度為120～142℃的密閉容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，向容器內(nèi)充入8～20MPa的高壓氣體，恒溫保壓5～30min，隨后以5～20MPa/s的速度卸壓至常壓，獲得聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子。
2、 根據(jù)權利要求1所述聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子的制備方 法，其特征在于聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇粒子為純聚己二酸-對苯二甲酸-丁 二醇酯或用添加劑改性的聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯中的任一種。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子的制 備方法，其特征在于添加劑為擴鏈劑、成核劑、增塑劑、抗氧劑、抗靜電劑、阻燃劑和染色劑中的至少一種。
4、 根據(jù)權利要求1所述聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子的制備方 法，其特征在于高壓氣體為二氧化碳、氮氣、丁烷或戊烷中的任一種。
5、 根據(jù)權利要求1所述聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子的制備方 法，其特征在于聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯發(fā)泡粒子的密度為0.13~0.35 g/cm3，泡孔直徑為10~260拜，發(fā)泡倍率為3 9倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物可降解材料聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯(PBAT)發(fā)泡粒子的制備方法，其特點是將PBAT粒子置于溫度為120～142℃的密閉容器內(nèi)，保證粒子總體積不超過容器體積的1/25，向容器內(nèi)充入8～20MPa的高壓氣體，恒溫保壓5～30min，隨后以5～20MPa/s的速度卸壓至常壓，獲得PBAT發(fā)泡粒子。PBAT發(fā)泡粒子的泡孔直徑為10～260μm，密度為0.13g/cm³～0.35g/cm³。本發(fā)明的工藝流程簡單、易于操作，生產(chǎn)周期短，成本低，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C08J9/00GK101613486SQ200910059990
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權日2009年7月14日
發(fā)明者吳炳田, 李文光, 亞 王, 虞晨陽 申請人:四川大學