提高聚乳酸微孔发泡性能的研究进展

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1、提高聚乳酸微孔发泡性能的研究进展-工程论文提高聚乳酸微孔发泡性能的研究进展王雷WANGLei（西北工业大学理学院，西安710129）（SchoolofNaturalandAppliedSciences，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xiacute;an710129，China）摘要：本文就聚乳酸超临界CO2发泡技术方面的进展问题展开了系统的介绍，主要涉及了到PLA微孔塑料的优势，和对提高其发泡性能的研究。Abstract:Thispaperintroducesthedevelopmentpr

2、oblemsofthesupercriticalCO2foamingtechnologyofpolylacticacid,itmainlyinvolvestotheadvantagesofPLAmiporplasticsandtheresearchofimprovingitsfoamability.关键词：聚乳酸；微孔泡沫塑料；发泡性能Keywords:polylacticacid；miporpolyfoam；foamability中图分类号：TQ320.6文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）28-0100-021

3、概述随着环境恶化和资源枯竭问题不断加重，研究可降解的高分子材料已成为当今时代的重要课题，在全世界范围内受到密切的关注[1]。聚乳酸（PLA）由于具有优良的生物降解性能和生物相容性，在包装和生活消费品领域有广阔的应用前景，针对其的研究已成为当前的一大热点。人们对PLA的超临界发泡技术研究进行了大量的探索，多年来不断发展，大大促进了聚乳酸发泡技术研究的深入。因此，笔者在前人工作基础上，对近年来国内外PLA发泡技术研究的进展进行综述与展望，以期为PLA的发泡技术提供一定的参考。2聚乳酸超临界发泡的研究进展2.1PLA超临界微孔材料的优势微

4、孔塑料是指泡孔尺寸小于10μm且泡孔大小均匀的发泡塑料[2]。它的泡孔尺寸一般为0.1-10μm，泡孔密度可达109-l015个/cm3，而且拥有较低的热传导系数、低的介电常数和高的抗疲劳寿命，比强度、比刚度可提高3-5倍冲击强度可提高6-7倍，断裂韧性可提高近4倍[3]，性能显著提高。环境友好的生物可降解聚合物PLA由于其强有力的竞争力和可比的机械性能，被认为是一种很有希望替代聚苯乙烯（PS）的材料，尤其是PS发泡产品，例如广泛应用于包装，减震，建筑，隔热和隔音和塑料器皿等[4]。垃圾填埋场的大量PS发泡垃圾已成为全球关注的问题，

5、PLA泡沫替代PS发泡产品在保护环境方面将是非常具有吸引力的。2.2PLA发泡性能的影响因素目前，由于PLA的低熔体强度[5]，使用超临界二氧化碳和氮气作为物理发泡剂，进行大量的具有均匀泡孔形态的低密度PLA泡沫材料的制备仍然是相当具有挑战性的。引入扩链剂以增加支链结构[6]；改变PLA分子的L/D比例结构；改变PLA的分子量[5]；将聚乳酸与不同类型的添加剂混合[7]，这些都已确认为有效地提高PLA较差熔体强度的方法，从而改善它的发泡性能。此外，提高PLA的结晶度也可补偿PLA的低熔体强度[8]。从而改善其发泡性能，拓展其应用。因

6、此，在PLA材料的发泡性能的提高方面，主要针对适宜的发泡工艺条件、提高分子量、采用纳米复合技术三方面进行研究。2.2.1工艺条件工艺条件对泡孔形态有着巨大的影响。主要为饱和压力、饱和时间、发泡温度以及发泡时间等条件，通过调控适宜的工艺条件，便可基本得到目标材料。Lin-qiongXu等[9]研究了在恒温（CTM）和变温（VTM)两种饱和模式采用间歇式降压法制备聚乳酸微孔材料的研究。恒温模式下，饱和温度与发泡温度相同，从60℃到140℃，微孔材料膨胀率由1.1增大至25.8，随后随温度的增大而有所减小；变温模式下，发泡温度恒定为140

7、℃，饱和温度从100℃到180℃，膨胀率由1.9增大至49.8。MarieCorre等[10]采用超临界发泡技术对添加扩链剂后的PLA进行发泡，研究了发泡温度、发泡压力和结晶度对泡孔形态的影响。结果表明：随着温度的升高，泡孔密度和结晶度在开始时迅速降低，泡孔尺寸增大，而后幅度逐渐减缓；随着发泡压力的增大，泡沫密度由1000kg/m3降低至60kg/m3，泡孔直径由3μm增长至130μm，泡孔密度由1010个/cm3降低至106个/cm3；随着结晶度的增大，泡沫密度逐渐增大，尤其结晶度达到25%时，增长尤为迅速。2.2.2提高分子量分

8、子量越高，不但熔体强度越高，而且可以减轻加工过程中PLA的热降解对分子量降低的影响，提高PLA的发泡性能。Zhou，M等[11]将PS/聚甲基丙烯酸共聚物作为扩链剂对PLA进行改性，提高了PLA的分子量。结果表明，通过热熔混合使得PL