缓冲包装材料以及餐饮包装材料是聚乳酸发泡制品的主要应用领域。中国科学院宁波材料技术与工程研究所高分子先进加工团队郑文革研究员和汪龙研究员一直致力于研发满足市场应用需求的聚乳酸发泡材料。目前，其团队突破了通用聚乳酸微发泡的技术难题，用超临界连续挤出发泡法、釜压发泡法以及注塑微发泡法都可以制备出高膨胀倍率的聚乳酸发泡材料（Ind. Eng. Chem. Res, 2013, 52: 13411-13421; Ind. Eng. Chem. Res, 2016, 55, 12557-12568; Chem. Eng. J, 2017, 327:1151）。

 

用釜压发泡工艺也成功实现了膨胀倍率为20～50倍的聚乳酸发泡珠粒的可控制备（中国发明专利，申请号：201911171912.4）。（图1）。

 

 

图1丨聚乳酸发泡珠粒的粘结成型图

 

注塑微发泡法可以一步成型结构复杂的泡沫制品。目前，研究人员通过对纳米纤维素（CNF）进行表面改性，利用熔融加工技术，制备了大量可工业化生产的PLA/CNF纳米复合材料。然后，采用注塑微发泡法制备了轻质高强的聚乳酸发泡材料，其密度为0.05～0.7 g/cm3，最大比拉伸强度为60 MPa，最大比杨氏模量为2.2 GPa（PCT专利，申请号：PCT/CN2020/114854，中国发明专利，申请号：201911171912.4）。

 

近期，高分子先进加工团队在聚乳酸微孔膜的制备方面取得进展。为了减少气体从聚乳酸薄膜中逸出，设计了PET/PLA/PET三明治结构，如图1所示。先采用热压机制备PET/PLA/PET三明治结构（图2a，b），通过调节初始膜厚度、饱和压力和发泡温度，成功制备了由封闭椭圆孔向高度有序直孔转变的可控孔结构聚乳酸多孔膜（如图3），聚乳酸多孔膜的最终开孔率值高达72%。该工作为无溶剂法工业化制备聚乳酸多孔膜开辟了一条简单、绿色的途径，在水净化和组织工程领域具有广阔的应用前景。

 

 

图2丨聚乳酸多孔膜的制备工艺流程

 

图3丨聚乳酸通孔膜的微观形态

相关成果

Int. J. Biol. Macromol. 2021, 182, 1037

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.04.105

 

项目支持

宁波市自然科学基金

2019A610143

浙江省自然科学基金

LQ21B040003

国家自然科学基金

52003280