生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法
专利汇可以提供生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了 生物 降解 高分子可发泡材料、发泡物的制造方法，其原料物系由原料物系1)：乳酸 聚合物 ，脂肪族—芳香族嵌段共聚酯，成核剂和原料物系2)：发泡剂构成，原料物系1)和2)分别连续加入已预热的螺杆 挤出机 ，经历受热混合、塑化和/或熔融后通过 螺杆挤出机 机头挤出成为可发泡物或发泡物。，下面是生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法专利的具体信息内容。
1、生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特征在于该高分子可发泡材料、 发泡物按重量百分比由原料物系1)：乳酸聚合物1-96.9％、脂肪族-芳香族嵌段共聚酯 0-96.9％、成核剂1-10％，和原料物系2)：发泡剂0.1-20％构成；其制造方法包括：
将原料物系1)投入混合装置均匀混合后，或不经过混合装置混合直接分别计量连续加入已 预热的螺杆挤出机第一区的进料口(主进料口)，使原料物系1)在螺杆旋转作用下，朝挤出机 机头方向运动，经历受热混合、塑化和/或熔融；
将原料物系2)经混合后或不经过混合直接分别计量，通过设置在该机器熔融区段的进料口 (副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或表面上；
使整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过螺杆挤出机机头挤出成为 可发泡物或发泡物；
使可发泡物通过热切造粒、冷却造粒、切条或切片装置成为粒料、切条料或片料，使发泡物 冷却定型、叠平、剪切、成板片和/或收卷，或使发泡物直接或成板片后进入压延机、热成型 机、压制成型机和/或相应辅助装置制造出各种泡沫制品。
2、根据权利要求1所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特 征在于：所述的乳酸聚合物是L-型乳酸聚合物，D-型乳酸聚合物，L/D-型乳酸聚合物 或它们的混合物中的一种或多种；其中，L/D-型乳酸聚合物中L-型乳酸和D-型乳酸的重 量比为95∶5-60∶40或5∶95-40∶60。
3、根据权利要求1所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特 征在于：所述的脂肪族-芳香族嵌段共聚酯包括脂肪族二醇和脂肪族及芳香族二羟酸形成 的共聚酯。
4、根据权利要求1所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特 征在于：所述的成核剂是通用级或纳米级的滑石粉、碳酸粉、碳酸钙、氧化锌、氧化钙、 二氧化硅、氧化铝、木粉或纤维素粉中的一种或多种。
5、根据权利要求1所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特 征在于：所述的发泡剂包括氮气，二氧化碳，丁烷，戊烷，己烷，异丁烷，乙醇或它们的 混合物中的一种或多种。
6、根据权利要求1所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特 征在于：所述的螺杆挤出机是单螺杆挤出机，双螺杆挤出机或多螺杆挤出机。
7、根据权利要求1或6所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法， 其特征在于：所述的螺杆挤出机不包含或包含至少一个供连接抽真空装置的抽真空口。
8、根据权利要求1或6所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法， 其特征在于：所述的螺杆挤出机的主进料口区工作温度低于100℃；其它各区工作温度为 130-245℃；机头温度为120-240℃。
9、根据权利要求1所述的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法，其特 征在于：所述的发泡物的压延成型、热成型或压制成型温度为50-190℃。
技术领域
本发明属于生物降解高分子材料制造成型领域，涉及一种生物降解材料或成型品 的制造方法，特别涉及生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法。
背景技术
使用可降解高分子材料是减少传统塑料污染的有效途径之一。尽管目前开发的可降解高 分子材料尚未彻底解决日益严重的″白色污染″问题，但它仍然是一条缓解矛盾的有效途径。 它的出现不仅扩大了高分子材料的功能，缓解了人类和环境的关系，而且从合成技术上展示 了生物技术的威力和前景，将是21世纪新材料发展的重要领域。
聚乳酸是令人关注的可生物全降解高分子材料之一，聚乳酸无毒、具有良好的生物相容 性、良好的防潮、耐油脂和密闭性。聚乳酸的生产主要是通过生物法将淀粉/葡萄糖转化成乳 酸，然后再通过化学法进行高分子聚合反应，生成聚乳酸。聚乳酸在常温下性能稳定，但在 高温或富氧及微生物的作用下会自动降解。使用后它能被自然界中微生物完全降解，最终生 成二氧化碳和水，不污染环境，非常有利于发展绿色制造业和环境保护。
以聚乳酸等生物全降解高分子材料制备发泡材料及其制品，并以其取代不可降解的聚苯 乙烯等传统化工热塑性塑料的发泡材料及其制品具有非常的现实意义，非常有利于发展绿色 制造业和环境保护。
中国专利公开说明书CN200310115826.4公开了一种可生物降解的聚乳酸塑料制备方法， 该塑料按重量百分数计，由60-97％的聚乳酸，1-10％的过氧化物，1-20％的发泡剂以及 1-5％的成核剂组成，其中所用发泡剂为化学发泡剂；该塑料原料物系经混合均匀在密炼机 或开炼机中混炼后，在热压机上模压成型，经交联后在油浴中，烘箱中或热压机上进行发泡。
中国专利公开说明书CN200310110047.5公开了一种含扩链剂可生物降解的聚乳酸泡沫 塑料及其制备方法，所制备的泡沫塑料由75-97.5％的分子量为3-100万，Tg为40-60℃ 的聚乳酸，1-10％的扩链剂，0.5-10％的化学发泡剂，1-5％的成核剂组成；其制备过程为： 先将原材料按比例在一容器中混合均匀，后在密炼机里混炼，然后将该预混物在热压机上模 压成型，最后在油浴中或是烘箱中进行自由发泡。
这两份专利公开说明书所公开的技术之主要缺陷在于产品发泡不够均匀。
中国专利公开说明书CN03160150.2公开了一种聚乳酸的发泡方法与其发泡体，该方法之 特征在于，该方法至少包含：混合聚乳酸、脂肪族-芳香族聚酯的共聚物、成核剂、内滑剂 与外滑剂，使其形成一发泡前驱物；将该前驱物加入一压出机，对其进行压出成型步骤，并 同时加入发泡剂，以获得聚乳酸发泡体，该聚乳酸，该脂肪族-芳香聚酯的共聚物，该成核 剂，该内滑剂，该外滑剂与该发泡剂的重量等分数为60-95，1-40，0.2-3.0，0，2-3.0与 1-12。然而，该专利公开说明书未确定发泡剂加入的位置。
发明内容
本发明的另一目的是提供生物降解高分子可发泡材料、发泡物的制造方法，克服现有生 物全降解发泡物制造技术存在的缺陷。
本发明的一个显著特点是，按照本发明制造出的高分子发泡物的泡孔分布均匀，发泡物 具有优良的抗热变形性、抗渗透性、机械强度和/或柔性，可完全生物降解。
本发明的另一显著特点是：按照本发明制造出的高分子发泡物没有化学物渗析现象，可 广泛用于备类食品包装、医药、医疗器械或器皿制造领域。
本发明涉及的生物降解高分子可发泡材料、发泡物是按重量百分比由原料物系1)：乳酸 聚合物1-96.9％、脂肪族-芳香族嵌段共聚酯0-96.9％、成核剂1-10％，和原料物系2)： 发泡剂0.1-20％构成。
本发明涉及的生物降解高分子可发泡材料、发泡物的制造方法包括下列步骤：
A)将原料物系1)投入混合装置均匀混合后，或不经过混合装置混合直接分别计量连续 加入已预热的螺杆挤出机第一区的进料口(主进料口)，使原料物系1)在螺杆旋转作用下，朝 挤出机机头方向运动，经历受热混合、塑化和/或熔融；
B)将原料物系2)经混合后或不经过混合直接分别计量，通过设置在该机器熔融区段的 进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或表面上；
C)使整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过螺杆挤出机机头挤 出，随即成为可发泡物或发泡物；
D)使可发泡物通过热切造粒、冷却造粒、切条或切片装置成为粒料、切条料或片料，使 发泡物冷却定型、叠平、剪切、成板片和/或收卷，或使发泡物直接或成板片后进入压延机、 热成型机、压制成型机和/或相应辅助装置制造出各种泡沫制品。
其中，螺杆挤出机机头包括具有一个圆环形间隙的机头以及具有一个长方形间隙的机头 (T型机头)，前者可使整个原料物系熔体被挤出后随即成为管状发泡物；后者可使整个原料物 系熔体被挤出后随即成为板片状发泡物。优选为采用前者。
螺杆挤出机机头还包括异型材形成机头和线、棒材、中空制品形成机头。
可发泡粒料、切条料或切片料可供现有成型设备及采用现有技术制造发泡线棒材、单层 或多层复合发泡板片材、中空发泡制品、热成型发泡制品、模塑发泡品或压制发泡品。
本发明所采用的乳酸聚合物是L-型乳酸聚合物，D-型乳酸聚合物，L/D-型乳酸聚合 物或它们的混合物中的一种或多种；其中，L/D-型乳酸聚合物中L-型乳酸和D-型乳酸的 重量比为95∶5-60∶40或5∶95-40∶60。
本发明所采用的脂肪族-芳香族嵌段共聚酯包括脂肪族二醇和脂肪族及芳香族二羟酸 形成的共聚酯。
本发明所采用的成核剂是通用级或纳米级的滑石粉、碳酸粉、碳酸钙、氧化锌、氧化钙、 二氧化硅、氧化铝、木粉、纤维素粉中的一种或多种。
本发明所采用的发泡剂包括氮气，二氧化碳，丁烷，戊烷，己烷，异丁烷，乙醇，水或 它们的混合物中的一种或多种。它们可以被分别计量，通过设置在机器塑化、熔融/均化区段 的一个或多个进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或 表面上；优选为通过设置在机器熔融区段的一个或多个进料口(副进料口)连续加到运动中的 已部分或完全熔融的原料物系1)内和/或表面上。其中，最佳是采用丁烷，戊烷，己烷，异 丁烷，乙醇或它们的混合物中的一种或多种来制造可发泡物，采用氮气，二氧化碳或它们的 混合物来制造发泡物。
本发明涉及的生物降解高分子可发泡材料、发泡物及其制造方法允许本领域技术人员 根据具体制造成型装置状况和产品要求，在原料物系1)中或在螺杆挤出机第一区的进料口 (主进料口)加入适量的稳定剂、避鼠剂、填充剂、阻燃剂、改性剂、加工助剂、偶联剂、乳 化剂、尿素及其衍生物、着色剂或其它聚合物中的一种或多种。
按照本发明采用的螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机，双螺杆挤出机或多螺杆挤出机；优 选为双螺杆挤出机。螺杆挤出机的长径比大于等于19，螺杆挤出机可以不包含抽真空装置， 但较佳的是采用包含至少一个抽真空口及连有相应的抽真空装置的塑化、熔融螺杆挤出机， 且其工作真空度控制在50MPa-0.01MPa。
按照本发明采用的螺杆挤出机的主进料口区工作温度低于100℃；其它各区工作温度为 130-245℃；机头温度为120-240℃。
按照本发明采用的使发泡物冷却定型、叠平、剪切、成板片和/或收卷的装置是辊压机， 挤出成型机组中的辅助装置，压延机、热成型机或压制成型机组中的辅助装置。
按照本发明采用的各种泡沫制品成型装置包括压延机，热成型机，压制机及其辅助装置。 发泡物的压延成型、热成型或压制成型温度为50-190℃。泡沫制品包括各种构型的异型材、 波纹型板片材和容器等。
具体实施方式
实施方式1：
按重量百分比，将乳酸聚合物1-96.9％、脂肪族-芳香族嵌段共聚酯0-96.9％、成核 剂，如滑石粉1-10％，投入混合装置均匀混合后，或不经过混合装置混合直接分别计量连 续加入已预热的螺杆挤出机第一区的进料口(主进料口)，使原料物系在螺杆旋转作用下，朝 挤出机机头方向运动，经历受热混合、塑化和/或熔融。在该物系到达双螺杆挤出机的熔融区 段时/后，
将发泡剂，如氮气，二氧化碳0.1-20％经混合后或不经过混合直接分别计量，通过设置 在该机器熔融区段的进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系1)内 和/或表面上，使整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过螺杆挤出机 机头挤出，随即成为发泡物，发泡物经冷却定型、叠平、剪切后成板片材，或使板片材进而 进入热成型机、压制成型机及其辅助装置制造出各种泡沫制品；或使发泡物直接进入压延机， 热成型机，压制成型机及其辅助装置制造出各种泡沫制品。
实施方式2(实施例1)：
将3.5公斤分子量为17万的聚乳酸，2公斤分子量为15万的脂肪族-芳香族嵌段共聚酯， 0.1公斤滑石粉投入高速混合机，转速2000转/分搅拌下，混合7分钟后，出料连续输入到双 螺杆挤出机(德国JP工业技术设备有限公司，型号JSK26，螺杆长径比：30)的一区加料口 内，将10％的乙醇通过设置在该机器熔融区段的进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分 或完全熔融的原料物系内和/或表面上，使整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融 均化后，通过具有2个圆形通道的机头模具离开挤出机，在风冷中被切成圆柱形可发泡粒料。 双螺杆挤出机加料口(一区)温度为40℃，其它各区工作温度为140-210℃，机头温度为180 ℃。
实施方式3(实施例2)：
将4公斤分子量为17万的聚乳酸，2公斤分子量为15万的脂肪族-芳香族嵌段共聚酯， 0.12公斤滑石粉投入高速混合机，转速2000转/分搅拌下，混合8分钟后，出料连续输入到 双螺杆挤出机(德国JP工业技术设备有限公司，型号JSK26，螺杆长径比：30)的一区加料 口内，将0.3％的氮气和2.2％的二氧化碳不经过混合分别计量，通过设置在该机器熔融区段 的两个进料口(副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系内和/或表面上，使 整个原料物系在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过具有一个圆环形间隙的机头 被挤出，随即成为管状发泡物。加料口(一区)温度为40℃，其它各区工作温度为140-210℃， 机头温度为170℃。
实施方式4(实施例3)：
将5公斤分子量为17万的聚乳酸，2公斤分子量为15万的脂肪族-芳香族嵌段共聚酯， 0.15公斤滑石粉投入高速混合机，转速2000转/分搅拌下，混合8分钟后，出料连续输入到 双螺杆挤出机(德国JP工业技术设备有限公司，型号JSK26，螺杆长径比：30)的一区加料 口内，将0.4％的氮气和2％的二氧化碳分别计量，通过设置在该机器熔融区段的两个进料口 (副进料口)连续加到运动中的已部分或完全熔融的原料物系内和/或表面上，使整个原料物系 在螺杆旋转作用下混合、塑化、熔融均化后，通过一个T型机头被挤出，随即成为板片状发 泡物，该发泡物经过冷却进入一个二辊压片机，经压片、剪切后，成片材。该高分子发泡片 材的泡孔分布均匀，具有良好的抗热变形性、抗渗透性和机械强度。
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