基于可再生资源的绿色环保型泡沫材料及其制造方法与流程

1.本发明涉及绿色环保型聚烯烃发泡材料的领域，具体涉及一种基于可再生资源的绿色环保型泡沫材料及其制造方法。


背景技术：

2.作为人类生存和发展的重要物质基础，化石原料支撑了人类文明的进步和经济社会发展。然而，化石能源的不可再生性和人类对其的巨大消耗，使化石能源正在逐渐走向枯竭。
3.化石能源的利用，也是造成环境变化与污染的关键因素。大量的化石能源消费，引起温室气体排放，使大气中温室气体浓度增加、温室效应增强，导致全球气候变暖。随着化石能源储量的逐步降低，全球能源危机也日益迫近。以化石能源为主的能源结构，具有明显的不可持续性。
4.目前市面上发展较好的生物塑料主要有pha、聚乳酸和热塑性淀粉基聚合物三种。热塑性淀粉基聚合物的原材料来源于玉米、马铃薯、小麦及木薯等生物作物，成本低可再生，且可以进行堆肥生物降解，但其耐水性和透明性较差，难以用于复杂的环境条件；pla是从甜菜、玉米和马铃薯等作物中提取经过糖原发酵生产出的乳酸制备而成，其可用多种方式进行加工，但pla韧性、阻隔性、熔体强度及结晶速度等方面较差。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于可再生资源的绿色环保型泡沫材料及其制造方法，该泡沫材料的原料中，生物基树脂来源于淀粉、大豆、甘蔗、玉米、纤维素、木质素、植物油等可再生资源，该生物基树脂的碳来源于植物光合作用大气中的二氧化碳，燃烧后大气中的二氧化碳总量不变，有助于减少化石能源的消耗，降低温室气体的排放。其优势包括以下：
6.(1)低碳排放：因生物质材料在生长过程中可吸收大量二氧化碳气体，具有碳中和作用；因此，生物塑料的二氧化碳排放量只相当于石化塑料的20％，也称为低碳塑料，使用低碳塑料可减少温室气体二氧化碳的排放量，有利于降低地球升温速度。
7.(2)循环再生：生物质年复一年自然生长，取之不尽用之不竭，是目前地球上唯一未被很好利用的丰富资源
8.为实现上述目的，本发明所设计一种基于可再生资源的绿色环保型泡沫材料，它是至少由生物基树脂与化石能源基塑料树脂经发泡剂共混、交联和发泡而成，其中，所述化石能源基塑料树脂为聚乙烯、聚丙烯、热塑性弹性体和乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物中的任意一种或几种；
9.所述生物基树脂中树脂含量占比绿色环保型泡沫材料≥30％；且生物基树脂中，生物质衍生碳含量为有机碳总量的60％～100％；
10.所述泡沫材料中，生物质衍生碳含量为有机碳总量的30％～100％(生物质衍生碳
含量基于astm d6866的方法测定)。
11.进一步地，所述生物基树脂中树脂含量占比绿色环保型泡沫材料≥70％；
12.且生物基树脂中，生物质衍生碳含量为有机碳总量的70％～100％；
13.所述泡沫材料中，生物质衍生碳含量为有机碳总量的60％～100％。
14.再进一步地，所述生物基树脂为低密度聚乙烯、低密度线性聚乙烯、高密度聚乙烯、弹性体poe、与乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物和改性热塑性淀粉中任意一种或多种。
15.再进一步地，所述生物基树脂的熔融指数为0.2～10g/10min、密度为0.89～0.96g/cm3。
16.再进一步地，所述发泡剂为ac发泡剂
17.再进一步地，所述绿色环保型泡沫材料的原料还包括改性淀粉和催化剂。
18.本发明还提供了一种基于可再生资源的绿色环保型泡沫材料的制造方法，所述绿色环保型泡沫材料由生物基树脂与化石能源基塑料树脂共混、成型、交联、发泡而成，且交联方式为电子辐照交联，所述泡沫材料凝胶含量为25～70重量％。
19.作为优选方案，所述共混方式为密炼造粒(目的是将上述材料共混分散均匀)，成型方式为挤出成型或模压成型；发泡方式为自由发泡或其它方式。
20.本发明的有益效果：
21.本发明提供的基于可再生资源的绿色环保型聚烯烃发泡材料属环境友好型，符合国际可持续发展与欧盟red碳认证(iscc eu)、欧盟red可持续生物材料圆桌会议认证，相比与目前市面上常见的石油基聚烯烃发泡材料可大幅降低温室气体二氧化碳的排放量，缓解全球变暖等环境问题。其在医疗卫生、人体防护、包装缓冲、汽车内饰以及电子密封领域有着广阔的前景。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
23.实施例1
24.基于可再生资源的绿色环保型泡沫材料1的制备方法，包括以下步骤：
25.(1)按照以下比例将料子配好：
26.改性淀粉5份，由生物基ldpe用量65份、生物基lldpe用量15份，石油基poe15份，ac发泡剂6份，生物基ldpe和生物基lldpe中生物质衍生碳含量占总有机碳的含量为70％。
27.(2)将步骤(1)的料子使用密炼机进行混炼，密炼温度120～140℃，密炼时间5～25分钟。密炼完成后加入单螺杆挤出机中进行挤出造粒。
28.(3)将步骤(2)中的母粒投入双螺杆挤出机进行挤出成型成片材，成型片材优选电子加速器进行辐照交联，片子辐照交联后的凝胶含量控制在40％～55％之间。
29.(4)将步骤(3)中已完成辐照交联的的片材加入垂直发泡炉中进行连续发泡并收卷，即得到基于可再生资源的发泡片材。
30.本实施例制得的绿色环保型泡沫材料1密度100kg/m3。其生物质衍生碳含量占总有机碳含量的比例达77％。
31.实施例2
32.按照生物基ldpe用量30份、石油基ldpe树脂50份、石油基lldpe树脂10份、乙烯—
醋酸乙烯5份、ac发泡剂4份的比例将原料配好，生物基ldpe中生物质衍生碳含量占总有机碳的含量60％，其余步骤与实施例1中保持一致即可得到基于可再生资源的发泡片材2。
33.所制作的基于可再生资源的发泡片材2其密度130kg/m3，其生物质衍生碳含量占总有机碳含量的比例达30％。
34.实施例3
35.按照改性淀粉10份、生物基ldpe用量80份、石油基pp用量5份、ac发泡剂8份、催化剂0.1份的比例将原料配好，生物基ldpe中生物质衍生碳含量占总有机碳的含量100％，其余步骤与实施例1中保持一致即可得到基于可再生资源的发泡片材3。所制作的基于可再生资源的发泡片材其密度66kg/m3，其生物质衍生碳含量占总有机碳含量的比例达95％。
36.对比例1
37.按照滑石粉5份、石油基ldpe树脂80份、lldpe树脂15份，ac发泡剂7.5份、催化剂0.1份的比例将原料配好，其余步骤与实施例1中保持一致即可得到普通基于不可再生资源的发泡片材。所制作的基于不可再生资源的发泡片材其密度100kg/m3，其生物质衍生碳含量占总有机碳含量的比例为0。
38.对比例2
39.按照石油基ldpe树脂80份、生物基lldpe10份、生物基乙烯—醋酸乙烯共聚物5份，ac发泡剂4份、催化剂0.1份的比例将原料配好，生物基lldpe和生物基乙烯—醋酸乙烯共聚物中生物质衍生碳含量占总有机碳的含量70％，其余步骤与实施例1中保持一致即可得到发泡片材。所制作的发泡片材其密度133kg/m3，其生物质衍生碳含量占总有机碳含量的比例为13％。
40.对比例3
41.按照滑石粉10份、石油基ldpe用量80份、ac发泡剂8份、催化剂0.1份的比例将原料配好，其余步骤与实施例1中保持一致即可得到基于可再生资源的发泡片材。所制作的基于可再生资源的发泡片材其密度66kg/m3，其生物质衍生碳含量占总有机碳含量的比例达0。
42.表1
[0043][0044]
注：生物质衍生碳含量为泡沫材料中，占有机碳总量的比例；
[0045]“md”是指纵向(machine direction)，是指与泡沫材料的挤出方向一致的方向；
[0046]“td”是指横向(transverse direction)，是指与md正交且与泡沫材料平行的方向。
[0047]
导热系数是按gb/t 10294，测试23℃下的导热系数。
[0048]
由上述结果表明，根据本发明，可以提供一种基于可再生资源的绿色环保型泡沫材料，相比与目前市面上常见的石油基聚烯烃发泡材料可大幅降低温室气体二氧化碳的排放量，缓解全球变暖等环境问题。
[0049]
其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。