專利名稱：可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料及其制備 方法，屬于聚合物加工領(lǐng)域。
技術(shù)背景聚丁二酸丁二醇酯于20世紀(jì)90年代進入材料研究領(lǐng)域，并迅速 成為可廣泛推廣應(yīng)用的通用型生物降解塑料研究熱點材料之一。其合 成原料來源既可以是石油資源，也可以通過生物資源發(fā)酵得到。聚丁 二酸丁二醇酯具有和通用高分子塑料相近的性能，并且有獨特的生物 相容性和生物降解性。其耐熱性能好，熱變形溫度和制品使用溫度可 以超過10(TC，是生物降解塑料材料中的佼佼者。不論是以聚乙烯、聚苯乙烯，還是以聚氨酯為原料制得的泡沫塑 料都具有質(zhì)輕、省料、熱導(dǎo)率低、隔熱性能好、吸收沖擊載荷、隔音 性能好、比強度高等性能，在包裝行業(yè)發(fā)揮著巨大的作用。然而，這 些泡沫塑料被使用后，因為泡沫體積大質(zhì)量輕的特點，很難回收處理 再次循環(huán)使用。丟棄到環(huán)境中，不僅影響市容和自然景觀，并且因難 降解，對生態(tài)環(huán)境還會造成巨大危害。將聚丁二酸丁二醇酯制備成泡沫塑料，使之既具有泡沫塑料的特 性，又具有生物降解特性。其制品消費后，在自然環(huán)境中可以被微生 物降解，生成二氧化碳和水，可解決通用高分子塑料泡沫帶來的白色污染問題 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種可生物降解的 聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料及其制備方法。在加工過程中通過輻射引 發(fā)聚丁二酸丁二醇酯交聯(lián)，通過化學(xué)發(fā)泡方法，使聚丁二酸丁二醇酯 交聯(lián)后得到細密的可生物降解的泡沫塑料。本發(fā)明提供可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料的成分組 成及配比為聚丁二酸丁二醇酯數(shù)均分子量為3萬至10萬，其重量份數(shù)為100，發(fā)泡劑重量份數(shù)為1 — 20，助交聯(lián)劑重量份數(shù)為0.2 — 5， 填料重量份數(shù)為l一30;所述的發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺(AC)、偶氮二甲酸二異丙酯 (DIPA)、 二偶氮苯胺(DAB)、 N，N-二亞硝基五次甲基四胺、N， N-二 甲基-N，N， -二亞硝基對苯、苯磺酰肼(BSH)或4， 4'-氧代雙苯磺 酰肼(OBSH);所述的助交聯(lián)劑為三烯丙基氰酸酯、三甲代烯丙基異氰脲酸酯、 三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙垸三甲基丙烯酸酯或三烯丙基 苯三酸酯；所述的填料為氧化鋅、氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁、蒙脫土、碳 酸牽丐或硬酯酸鋅。本發(fā)明的提供的可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料的制 備方法，其步驟和條件如下將原材料按配比在容器中混合均勻，在密煉機或是開煉機上于120。C一140。C混煉5分鐘；然后，將所得物料在熱壓機上于12CTC—13(TC模壓成型，成型 后的片材在常溫下進行輻射處理使物料交聯(lián)，輻射處理的輻照劑量為 10—500kGy;輻射交聯(lián)后的材料，在油浴中或是在烘箱中于15(TC—20(TC進 行自由發(fā)泡2—5分鐘，得到可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑 料。用此方法可以制備泡孔細密，力學(xué)性能良好的不同發(fā)泡倍率的聚 丁二酸丁二醇酯泡沫塑料。經(jīng)生物降解賣驗，可完全降解。
具體實施方式
以下將通過表示本發(fā)明的實例來進一步詳細的說明本發(fā)明，但是 本發(fā)明并不局限于這些例子。在實例中均以重量份計。實施例1 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為4萬)、0. 2 份三烯丙基氰酸酯、3份AC發(fā)泡劑、l份滑石粉，在密煉機內(nèi)130°C 下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC壓成片材后，對樣品進行20kGy 劑量輻射后在20(TC下發(fā)泡。得到的泡沫塑料的密度為0.30g/cm3。 力學(xué)性能壓縮模量為23MPa，壓縮強度為8. 20MPa。生物降解實驗， 可完全降解。實施例2 IOO份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為4萬)、0.5 份三甲代烯丙基異氰脲酸酯、4份AC發(fā)泡劑、l份碳酸鈣在密煉機內(nèi) 130。C下混煉5分鐘。得到的混合物在130。C壓成片材，進行20kGy 劑量輻射處理后在20(TC下發(fā)泡。得到的泡沫塑料的密度為0.20g/cm3，力學(xué)性能壓縮模量為7. lMPa，壓縮強度為3.97MPa。生物 降解實驗，可完全降解。實施例3 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為4萬)、5 份三烯丙基氰酸酯、10份0BSH發(fā)泡劑、5份二氧化硅在密煉機內(nèi)130 。C下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，進行50kGy劑 量輻射處理后在16(TC下發(fā)泡。得到的泡沫塑料的密度為0. 25 g/cm3， 力學(xué)性能壓縮模量為lOMPa，壓縮強度為3. 54MPa。生物降解實驗， 可完全降解。實施例4 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為4萬)、1 份三烯丙基苯三酸酯、IO份AC發(fā)泡劑、2份碳酸鈣在密煉機內(nèi)130 。C下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，經(jīng)10kGy劑量 輻射處理后在20(TC下進行發(fā)泡。得到的泡沫塑料的密度為0.15 g/cm:!，力學(xué)性能壓縮模量為6.2MPa，壓縮強度為1.83MPa。生物 降解實驗，可完全降解。實施例5 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為5萬)、1 份三甲代烯丙基異氰脲酸酯、5份DIPA發(fā)泡劑、1份二氧化硅在開煉 機內(nèi)13(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，經(jīng)20kGy 劑量輻射處理后在18(TC下發(fā)泡4分鐘。得到的泡沫塑料的密度為 0.28g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為23MPa,壓縮強度為7. 90MPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例6 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為5萬)、0. 8 份三烯丙基氰酸酯、5份AC發(fā)泡劑、3份氧化鋅在密煉機內(nèi)13(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，經(jīng)20kGy劑量輻射 處理交聯(lián)后在20(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫塑料的密度為 0.35g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為27MPa，壓縮強度為8. 70MPa。生 物降解實驗，可完全降解。實施例7 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為5萬)、0. 2 份三烯丙基氰酸酯、20份AC發(fā)泡劑、4份氧化鋅、2份硬脂酸鋅在 密煉機內(nèi)13(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材， 經(jīng)50kGy劑量輻射處理后在18(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫塑料的 密度為0.06g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為1.2MPa，壓縮強度為 0.42MPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例8100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為6萬)、 0. 2份三烯丙基氰酸酯、5份AC發(fā)泡劑、1份氧化鋅在密煉機內(nèi)130 。C下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，經(jīng)50kGy劑量 輻射處理照后在19(TC下發(fā)泡4分鐘。得到的泡沫塑料的密度為 0.09g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為1.5MPa，壓縮強度為0.81MPa。 生物降解實驗，可完全降解。實施例9 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為6萬)、3 份三烯丙基苯三酸酯、3份C發(fā)泡劑、2份氧化鋅、2. 5份硬脂酸鋅 在密煉機內(nèi)13(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在130。C下壓成片材， 經(jīng)100kGy劑量輻射處理后在20(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫塑料 的密度為0. 16g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為5.7MPa，壓縮強度為 1.5MPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例10 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為6萬)、0. 3份三烯丙基氰酸酯、4份0BSH發(fā)泡劑、1份二氧化硅在開煉機內(nèi) 13(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，經(jīng)200kGy 劑量輻射處理后在16(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫塑料的密度為 0.20g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為6.9MPa，壓縮強度為2. 8MPa。生 物降解實驗，可完全降解。實施例11 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為8萬)、 0. 3份三烯丙基氰酸酯、3份AC發(fā)泡劑、1份硬脂酸鋅在密煉機內(nèi)120 。C下混煉5分鐘。得到的混合物在12(TC下壓成片材，經(jīng)500kGy劑 量輻射處理后在18(TC進行交聯(lián)發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫塑料的密度 為0. 12g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為2. 9MPa，壓縮強度為1. 2MPa。 生物降解實驗，可完全降解。實施例12 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為8萬)、 0.5份三甲代烯丙基異氰脲酸酯、2份AC發(fā)泡劑、0.5份氧化鋅在密 煉機內(nèi)13(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，經(jīng) 20kGy劑量輻射交聯(lián)后在200。C下發(fā)泡4分鐘。得到的泡沫塑料的密 度為0. 21g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為6. 2MPa，壓縮強度為4. lMPa。 生物降解實驗，可完全降解。實施例13 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為8萬)、1 份三甲代烯丙基異氰脲酸酯、5份AC發(fā)泡劑、1份氧化鋅在密煉機內(nèi) 130'C下混煉5分鐘。得到的混合物在13CTC下壓成片材，經(jīng)20kGy 劑量輻射交聯(lián)后在20(TC下發(fā)泡4分鐘。得到的泡沫塑料的密度為0.09g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為2.3MPa，壓縮強度為0. 81MPa。 生物降解實驗，可完全降解。實施例14 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為8萬)、 0.5份三甲代烯丙基異氰脲酸酯、6份AC發(fā)泡劑、1.5份氧化鋅在密 煉機內(nèi)13(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片材，經(jīng) 50kGy劑量輻射交聯(lián)后在20(TC下發(fā)泡4分鐘。得到的泡沫塑料的密 度為0. 05g/cm:i。力學(xué)性能壓縮模量為0. 5MPa，壓縮強度為0. 29MPa。 生物降解實驗，可完全降解。實施例15 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為10萬)、 0.5份三甲代烯丙基異氰脲酸酯、2份AC發(fā)泡劑、0.4份氧化鋅、5 份碳酸鈣在密煉機內(nèi)13(TC下混煉4分鐘。得到的混合物在130'C下 壓成片材，經(jīng)20kGy劑量輻射處理后在19(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的 泡沫塑料的密度為0.27g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為8.2MPa，壓縮 強度為6. lMPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例16 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為10萬)、 0.3份三烯丙基苯三酸酯、2份AC發(fā)泡劑、0.4份氧化鋅、IO份碳酸 鈣在密煉機內(nèi)13(TC下混煉4分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片 材，經(jīng)100kGy劑量輻射處理后在20(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫 塑料的密度為0.30g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為13.7MPa，壓縮強 度為7.8MPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例17 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為10萬)、 0.3份三烯丙基苯三酸酯、2份AC發(fā)泡劑、0.4份氧化鋅、20份碳酸鈣在密煉機內(nèi)13(TC下混煉4分鐘。得到的混合物在13(TC下壓成片 材，經(jīng)100kGy劑量輻射處理后在20(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫 塑料的密度為0.35g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為19.3MPa，壓縮強 度為8.2MPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例18 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為10萬)、 0.3份三烯丙基苯三酸酯、2份AC發(fā)泡劑、0.4份氧化鋅、30份碳酸 鈣在密煉機內(nèi)13(TC下混煉4分鐘。得到的混合物在13CTC下壓成片 材，經(jīng)100kGy劑量輻射處理后在20(TC下發(fā)泡5分鐘。得到的泡沫 塑料的密度為0.32g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為19.6MPa，壓縮強 度為8.5MPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例19 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為10萬)、 0. l份三烯丙基氰酸酯、3份AC發(fā)泡劑、l份硬脂酸鋅、5份蒙脫土 在密煉機內(nèi)12(TC下混煉5分鐘。得到的混合物在12(TC下壓成片材， 經(jīng)200kGy劑量輻射處理后在20(TC進行交聯(lián)發(fā)泡5分鐘。得到的泡 沫塑料的密度為0. 17g/cm3。力學(xué)性能壓縮模量為3.4MPa，壓縮強 度為1.5MPa。生物降解實驗，可完全降解。實施例20 100份聚丁二酸丁二醇酯(數(shù)均分子量為10萬)、 0. 1份三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、3份AC發(fā)泡劑、1份硬脂酸鋅、 5份二氧化硅在密煉機內(nèi)120'C下混煉5分鐘。得到的混合物在120 "C下壓成片材，經(jīng)500kGy劑量輻射處理后在20(TC進行交聯(lián)發(fā)泡5 分鐘。得到的泡沫塑料的密度為0. 19g/crn3。力學(xué)性能壓縮模量為 3.9MPa，壓縮強度為1.8MPa。生物降解實驗，可完全降解。
權(quán)利要求
1.可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料，其特征在于，其成分組成及配比為聚丁二酸丁二醇酯數(shù)均分子量為3萬至10萬，其重量份數(shù)為100，發(fā)泡劑重量份數(shù)為1-20，助交聯(lián)劑重量份數(shù)為0.2-5，填料重量份數(shù)為1-30；所述的發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸二異丙酯、二偶氮苯胺、N，N-二亞硝基五次甲基四胺、N，N-二甲基-N，N’-二亞硝基對苯、苯磺酰肼或4，4’-氧代雙苯磺酰肼；所述的助交聯(lián)劑為三烯丙基氰酸酯、三甲代烯丙基異氰脲酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三烯丙基苯三酸酯；所述的填料為氧化鋅、氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁、蒙脫土、碳酸鈣或硬酯酸鋅。
2. 按照權(quán)利要求1的所述的可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡 沫塑料的制法，其特征在于步驟和條件如下將原材料按配比在容器中混合均勻，在密煉機或是開煉機上于 120C—140。C混煉5分鐘； ，然后，將所得物料在熱壓機上于120C—130C模壓成型，成型 后的片材在常溫下進行輻射處理使物料交聯(lián)，輻射處理的輻照劑量為 10—500kGy;輻射交聯(lián)后的材料，在油浴中或是在烘箱中于150C—200C進 行自由發(fā)泡2—5分鐘，得到可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑 料。
全文摘要
本發(fā)明涉及可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料及其制備方法。該泡沫塑料的構(gòu)成為聚丁二酸丁二醇酯數(shù)均分子量為3萬至10萬，其重量份數(shù)為100，發(fā)泡劑重量份數(shù)為1-20，助交聯(lián)劑重量份數(shù)為0.2-5，填料重量份數(shù)為1-30；該泡沫塑料具有優(yōu)異的物理性能，在使用后可完全生物降解；該泡沫塑料的制備方法為在聚丁二酸丁二醇酯中加入多功能團單體和化學(xué)發(fā)泡劑，經(jīng)輻射交聯(lián)后發(fā)泡，得到均勻、細密的可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯泡沫塑料，其密度為0.05-0.35g/cm³，壓縮模量為0.5-33MPa，壓縮強度為0.29-8.7Mpa。
文檔編號C08K3/26GK101402783SQ20081005141
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者浩 劉, 莊宇剛, 董麗松, 韓常玉 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所