0 引言

微孔塑料相比传统的泡沫塑料具有更小的泡孔尺寸 ( 0. 1 ～ 10 μm) 、更大的泡孔密度( 109 ～ 1015 cells/cm3 ) 且泡 孔分布更加均匀。根据泡孔连通性的不同，可将微孔塑料分 为开孔型和闭孔型。闭孔型微孔塑料由于泡孔结构完整、力 学性能较好，被广泛应用于包装、隔热保温、缓冲减振等轻质 高强度材料领域。因此，过去对微孔塑料的研究更多地围 绕着闭孔型进行。开孔型微孔塑料的泡孔之间不是彼此孤 立的，泡孔壁上存在孔洞，小分子物质可以通过开孔通道实 现在整个微孔材料中流动。开孔型微孔塑料由于泡孔之间 具有相互流通的特性，可广泛应用于过滤、吸音降噪、催化载 体和组织工程支架等领域。

1 实验

1. 1 实验原料

聚乳酸( PLA) : 牌号 Ingeo 2003D，右旋乳酸含量 4. 1% ， 重均分子量( Mw ) 为 1. 8×105 g /mol，熔体流动速率( MFＲ) 为 6 g /10 min ( 210 ℃，2. 16 kg) ，密度为 1. 24 g /cm3 ，美国 NatureWorks LLC 公司。聚丁二酸丁二醇酯( PBS) : 牌号 Bionolle 1903MD，MFＲ 为 4. 5 g /10 min ( 190 ℃，2. 16 kg) ，密度为 1. 26 g /cm3 ，日本昭和高分子株式会社。二氧化碳( CO2 ) : 武 汉天赐气体有限公司，工业级，纯度不低于 99. 9% 。

1. 2 实验过程

实验前，将 PLA 与 PBS 置于真空干燥箱( 上海九州网址BZF-30真空干燥箱) 中，在 80 ℃ 的真空环境下干燥 5 h以去除原料中的水分。然后按照 PBS 质量分数分别为 10% 、20% 、30% 的组成配比，在双螺杆挤出机( TE-35，中国 江苏南京科亚公司) 上挤出，物料经口模挤出后，用冷却水槽 冷却，之后用高压空气吹干切粒。双螺杆挤出机加工温度分 布从加料口到机头段分别设定为 160 ℃—165 ℃—170 ℃— 180 ℃—185 ℃—185 ℃—180 ℃—170 ℃，螺杆转速 40 r/ min，喂料转速 6 r/min。为了保证所有组分的物料经历相同 的热历程，纯 PLA 和 PBS 也利用双螺杆挤出机挤出造粒。 经双螺杆挤出造粒的 PLA/PBS 共混物在 80 ℃的电热恒 温鼓风干燥箱( ，上海一恒科学仪器有限公司) 干 燥 6 h，以去除水分。利用平板硫化机( KS100HＲ，东莞市科 盛实业有限公司) 在 180 ℃、10 MPa 的条件下热压制备 1 mm 厚的板材，并将其裁剪成 10 mm×10 mm×1 mm 的小片材用于 自制高压釜间歇发泡。发泡工艺过程如图 1 所示: 首先，高 压釜在5 min内升温至浸泡温度( Ts，150 ℃ ) ，利用流体输送 泵( 2ZB-2L20，北京卫星制造厂) 向釜内通入低压 CO2 气体 3 min以排除釜内空气，随后关闭卸压阀并将釜内气体压力升 至浸泡压力( Ps，16 MPa) ，此时 CO2 处于超临界状态并向PLA/PBS 共混物中扩散，维持浸泡时间( ts，1 h) 之后，降低釜 内温度至发泡温度( Tf，90 ℃、100 ℃、110 ℃ ) 并维持釜内压 力不变。在各发泡温度的条件下继续浸泡 20 min，达到 CO2 饱和状态后，通过球形卸压阀将釜内压力快速( 0. 5 s 内) 卸 压至大气压，然后迅速通入冷却水定型。

2 结果与分析

材料的流变特性特别是粘度和弹性模量对发泡性能有 重要的影响，流变曲线也是研究共混物相态最有效的方法之 一。是 PLA/PBS 共混物的流变性能曲线，从储能模量曲 线可以看出，纯 PLA 的储能模量在整个频率范围内均高于纯 PBS，且差值随着频率增大而增大。在低频区( 6. 28 rad /s 以 下) ，共混物的储能模量高于纯 PLA，并随着 PBS 含量的增加 而增大。而在高频区( 6. 28 rad /s 以上) ，共混物的储能模量 曲线位于纯 PLA 与 PBS 之间。共混物的损耗模量曲线在整 个频率范围内处于纯 PLA 和 PBS 曲线之间。对非相容共混 体系而言，在低频区域储能模量的增大可归功于分散相在振 荡剪切作用下的松弛。在高频范围，分散相没有足够的松弛 时间，形变产生的能量都耗散在基体中，因此共混物的储能 模量在高频区域比纯 PLA 低。观察复数粘度曲线可知，随着频率的增大，共混物以及 纯 PLA 和 PBS 的复数粘度下降，表现出剪切变稀行为。纯 PBS 的粘度远远低于纯 PLA 以及 PLA/PBS 共混物的粘度， 粘度低的聚合物在发泡时有利于形成泡孔间相互连通的通 孔结构。随着 PBS 含量的增加，PLA/PBS 共混体系的复数粘 度呈下降趋势，并且随着 PBS 含量增加，PLA/PBS 共混物的 复数粘度在更低的角频率下开始下降，说明剪切变稀行为随 着 PBS 含量增加变得更明显。

3 结论

将可生物降解聚酯———聚丁二酸丁二醇酯( PBS) 添加到 聚乳酸( PLA) 基体中形成不相容两相共混体系，然后利用超 临界二氧化碳发泡技术制备 PLA/PBS 共混物发泡样品。 PBS 添加到 PLA 基体中降低了共混体系的粘度，同时由于界 面引发异相成核，泡孔密度增大，泡孔尺寸和泡孔壁厚度减 小，形成了孔间互相连通的开孔结构。通过改变共混组分配比与温度可以调控发泡制品的泡孔形态。


 

免责声明：文章仅供学习和交流，如涉及作品版权问题需要我方删除，请联系九州网址，九州网址会在第一时间进行处理。