[00139496]聚乳酸水发泡异型材关键技术研究

1.项目来源与背景; 项目来源：吉林省科技发展计划项目重点科技攻关项目 发泡材料作为一次性包装材料等被大量使用。绝大部分使用过的泡沫包装材料被作为废弃物扔掉。给环境带来了严重的冲击,造成“白色污染”。解决此问题的有效途径是使可生物降解材料通过发泡而具备质轻、缓冲、隔热等性能,以适应市场和应用的需要。因此,开发和使用可生物降解发泡材料正日益成为发泡领域的重要发展趋势。 2.研究目的与意义; 市面上见到的异型缓冲包装材料主要是聚乙烯发泡片材经过切割,粘结组合后形成,或是聚苯乙烯发泡珠粒模塑发泡。这些产品制备技术主要存在问题是生产工艺繁琐、复杂,生产效率低。绝大部分使用过的泡沫包装材料被作为废弃物扔掉,造成环境污染。本项目研究目标以水作为发泡剂,聚乳酸为发泡基质树脂,直接挤出制备聚乳酸高发泡泡沫塑料异型材。 3.主要论点与论据; 项目以水作为发泡剂,聚乳酸为发泡基质树脂,使用点阵式多孔组合模头,直接挤出制备聚乳酸泡沫塑料异型材,重点涉及到： 1)探索无机水载体（包括蒙脱土和硅藻土）和有机水载体（即淀粉）在实现线型聚乳酸连续挤出水发泡过程中的可行性。接着,将重点研究以淀粉作为水载体时,PLA/淀粉共混体系的挤出水发泡行为特征。最后,根据观察到的实验现象进行综合分析,建立发泡模型,阐述PLA/淀粉多相体系的连续挤出水发泡机理。 2)设计点阵式多孔组合模头实现聚乳酸水发泡异型材的挤出,使用点阵式排列多孔组合模头,直接挤出制备聚乳酸高发泡泡沫塑料异型材。考察了模头几何形状对泡孔结构的影响及泡沫力学性能影响;优化了水载体、增容剂、水和发泡成核剂等粒径、种类及用量;详细考察了挤出过程中压力、温度、供料量和停留时间等参数对挤出工艺的影响。 3)通过以上配方、设备和工艺参数的研究,获得完整的PLA泡沫异型材制备技术,建设了百吨级示范生产线。 4.创新性 本项目水作为发泡剂,聚乳酸为发泡基质树脂,创新性的提出连续挤出异型发泡制备泡沫缓冲材料,使用点阵式排列多孔组合模头,实现了聚乳酸水发泡异型材的挤出,得到的聚乳酸发泡异型材密度小0.1g/cm3（100Kg/m3）,泡沫材料压缩强度大于0.5Kpa。通过对水载体、水和发泡成核剂等粒径、种类及用量考察,结合不同模头实现了发泡异型材的结构与性能调控,实现发泡的最佳化和可控化。 5.社会经济效益 生物降解水发泡材料尤其是聚乳酸水发泡异型材是生物降解高分子材料新的应用方向、环保绿色。虽然生物降解高分子材料目前产量较小,但是随着绿色环保理念越来越深入人心,环保政策的大力推进,结合市场需求预测,生物降解高分子材料必将迎来快速发展,而十三五期间,我国将有百万吨级规划生产,因此伴随生物降解高分材料的迅速发展,聚乳酸水发泡异型材也将会迅猛发展。 6.获得如下成果： 1)聚乳酸发泡异型材密度0.027 g/cm3 （27kg/m3）,泡沫材料压缩强度4 Kpa。 2)建设了百吨级示范生产线：其中包括挤出设备,挤出辅助设备的设计,百吨级生产线配方的优化和相应的工艺条件,得到性能可控的高发泡聚乳酸挤出水发泡异型材产品。 3)发表相关学术论文6篇（SCI收录,标注省科技厅资助）;申报相关中国发明专利1项;获得聚乳酸水发泡异型材关键技术1项;聚乳酸水发泡异型材产品1项;撰写科技报告1份。 4) 培养博士生3名,硕士生3名,发泡技术人员3名。