耐熱性聚乳酸復(fù)合物的制作方法
【專利摘要】通過使用滑石，任選的與丙烯酸類抗沖改性劑組合克服了聚乳酸（PLA）應(yīng)用中缺乏良好熱穩(wěn)定性的明顯不足。所述復(fù)合物的熱撓曲溫度取得了100℃的閾值。
【專利說明】耐熱性聚乳酸復(fù)合物
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年8月25日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)登記第61/527，478號(hào)(代理人案卷號(hào)12011018)的優(yōu)先權(quán)，該文通過參考結(jié)合于此。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及新穎的包含聚乳酸的復(fù)合物，該復(fù)合物具有增加的耐熱性以改善該復(fù)合物在使用過程中的結(jié)構(gòu)完整性。
[0004]發(fā)明背景
[0005]塑料制品已經(jīng)代替玻璃、金屬和木材制品，因?yàn)樗芰峡梢赃M(jìn)行工程設(shè)計(jì)而不會(huì)破碎、生銹或腐爛。塑料制品的耐久性也造成處置難題。而且，許多塑料樹脂由石化產(chǎn)品制得，而石化產(chǎn)品有長期供應(yīng)和成本方面的問題。
[0006]因此，人們?cè)谂ふ疑镅苌目沙掷m(xù)的熱塑性樹脂資源，優(yōu)選的是能降解或堆肥從而解決處置難題的熱塑性樹脂資源。
[0007]已經(jīng)開發(fā)了聚乳酸(也稱為聚丙交酯或PLA)作為來自生物可持續(xù)源的熱塑性樹月旨，它可以代替源自石化產(chǎn)品的樹脂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]雖然聚乳酸可能是正被開發(fā)的三種最常見的生物衍生樹脂中的一種，但是與其意圖代替的化石衍生樹脂相比，聚乳酸具有明顯的缺點(diǎn)，即它具有較差的熱撓曲溫度。
[0009]依據(jù)ASTM D648協(xié)議，熱撓曲溫度(HDT)是樣品在撓曲載荷下的撓曲的量度。撓曲載荷可以是兩組設(shè)定中的任一種。在本發(fā)明中，使用66磅/平方英寸(psi)或455千帕斯卡(kPa)進(jìn)行熱撓曲的比較測量。
[0010]聚乳酸的問題在于它在455kPa載荷下的熱撓曲溫度為約55°C或131° F。換言之，在亞利桑那州夏季白天的汽車內(nèi)部，PLA不夠堅(jiān)固，因此不能用作模制為乘客車廂部件的熱塑性樹脂，不能用作放置在座位上的手提式電子器件的外殼，或者不能用作放置在汽車內(nèi)部地面上含有易腐食品的食品雜貨袋的一片包裝。
[0011]PLA的問題是它不具有足夠的耐熱性，因此實(shí)際上不被考慮作為目前在許多普通塑料制品中使用的化石衍生的熱塑性樹脂的代替品。
[0012]本領(lǐng)域所需的是耐熱性聚乳酸復(fù)合物，從而這樣的復(fù)合物可取代熱塑性樹脂由石化來源制成的耐熱性熱塑性復(fù)合物，可通過進(jìn)入泥土采礦或鉆井來獲得石化來源。
[0013]在一些終端應(yīng)用中，PLA的另一個(gè)問題是它不夠韌，即不耐沖擊。即使是耐熱的，脆性熱塑性復(fù)合物也不適于商業(yè)應(yīng)用。 [0014]本發(fā)明通過將PLA與特定量的滑石和可選的抗沖改性劑復(fù)合解決了這個(gè)問題，從而所述PLA復(fù)合物具有足夠的耐熱性和沖擊韌性以允許所述PLA復(fù)合物取代常規(guī)的熱塑性復(fù)合物。
[0015]本領(lǐng)域長期以來都需要解決上述耐熱性問題。PLA的主要制造商天然工作公司(Naturefforks, LLC)在網(wǎng)站(www.natureworksllc.com)公開的出版文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)了通過向PLA中加入多達(dá)50重量％的丙烯腈一丁二烯一苯乙烯(ABS)，生成50-50PLA-ABS摻混物，其比純PLA聚合物樹脂的HDT僅僅改善了 2V。向PLA加入多達(dá)80重量％的ABS確實(shí)可以使HDT提高30°C，但是該混合物實(shí)際上已經(jīng)是PLA改性的ABS聚合物了。
[0016]此外，本領(lǐng)域長期以來都需要解決所述耐熱性問題，在一些工業(yè)中的普遍特征是PLA復(fù)合物在66psi下應(yīng)該最好具有至少65°C的HDT，成為來自生物可持續(xù)源的可實(shí)際工業(yè)應(yīng)用的熱塑性復(fù)合物。長期以來，本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)合適的成分組合以實(shí)現(xiàn)和超越在66psi下100°C的目標(biāo)。
[0017]本領(lǐng)域需要一種方法來提高PLA的實(shí)際HDT值，同時(shí)又能保持所得復(fù)合物原則上主要是PLA復(fù)合物。
[0018]在本發(fā)明中，PLA應(yīng)該保持為〃主要組分〃，意味著PLA以占所述復(fù)合物至少約30重量％ (30%)存在。
[0019]令人意外的是，已發(fā)現(xiàn)PLA、2_9重量百分?jǐn)?shù)之間的滑石、和可選的丙烯酸類抗沖改性劑的組合可將PLA復(fù)合物的HDT增加到大于100°C。
[0020]本發(fā)明的一個(gè)方面是耐熱性、阻燃性聚乳酸復(fù)合物，其包括:(a)聚乳酸；(b)聚碳酸酯；(c)占所述復(fù)合物約2-9重量百分?jǐn)?shù)之間的滑石；以及可選的(d)丙烯酸類抗沖改性劑。
[0021]本發(fā)明的另一方面是由上面剛剛描述的復(fù)合物形成的塑料制品。
[0022]將結(jié)合表現(xiàn)出乎意料的技術(shù)效果的實(shí)施方式和實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明復(fù)合物的特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0023]發(fā)明實(shí)施方式
[0024]PLA
[0025]PLA是眾所周知的具有以下結(jié)構(gòu)式I所示的單體重復(fù)基團(tuán)的生物聚合物:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種耐熱性聚乳酸復(fù)合物，其包括: (a)聚乳酸； (b)聚碳酸酯； (c)占所述復(fù)合物從約2到9重量百分?jǐn)?shù)量的滑石；以及任選的 (d)丙烯酸類抗沖改性劑。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合物，其特征在于，所述復(fù)合物還任選的包括阻燃劑和滴料抑制劑。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的復(fù)合物，其特征在于，所述滑石占所述復(fù)合物的2-7重量百分?jǐn)?shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合物，其特征在于，所述滑石占所述復(fù)合物的4-7重量百分?jǐn)?shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的復(fù)合物，其特征在于，所述丙烯酸類抗沖改性劑以占所述復(fù)合物從約I到約15重量百分?jǐn)?shù)的量存在。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的復(fù)合物，其特征在于，如果該共混的復(fù)合物在成形為塑料制品之前基本干燥，則該共混的復(fù)合物在成形為塑料制品后依據(jù)ASTM D648標(biāo)準(zhǔn)在66磅/平方英寸下測量的熱撓曲溫度至少為100°C。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的復(fù)合物，其特征在于，所述聚乳酸包含聚-D-丙交酯，聚-L-丙交酯或兩者的組合，其中聚乳酸以約40至約50重量百分?jǐn)?shù)范圍的量存在于所述復(fù)合物中。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的復(fù)合物，其特征在于，所述聚碳酸酯以約30至約55重量百分?jǐn)?shù)存在于所述復(fù)合物中。
9.如權(quán)利要求5所述的復(fù)合物，其特征在于，所述抗沖改性劑是核/殼丙烯酸類聚合物。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的復(fù)合物，其特征在于，所述復(fù)合物還包括選自下組的任選的添加劑:粘合促進(jìn)劑；殺生物劑；抗霧化劑；抗靜電劑；粘合劑、起泡劑和發(fā)泡劑；分散劑；引發(fā)劑；潤滑劑；顏料、著色劑和染料；增塑劑；加工助劑；脫模劑；滑爽劑和抗粘連劑；穩(wěn)定劑；硬脂酸鹽/酯；紫外光吸收劑；粘度調(diào)節(jié)劑；蠟；以及它們的組合。
11.一種塑料制品，其由權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的復(fù)合物成形。
12.如權(quán)利要求11所述的制品，其特征在于，所述制品是模塑或擠出的，其中，成形所述制品來用于運(yùn)輸、器具、電子、建筑和建造、包裝或消費(fèi)者市場。
13.一種由如權(quán)利要求11或12中所述的制品，其中，所述制品的熱撓曲溫度比單獨(dú)由聚乳酸制備的塑料制品的熱撓曲溫度增加至少45°C，兩者都是依據(jù)ASTM D648方案在66磅/平方英寸下測量的。
14.一種制備如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的復(fù)合物的方法，所述方法包括以下步驟 (a)收集成分，包括聚乳酸、聚碳酸酯、滑石和任選的抗沖改性劑， (b)將它們?nèi)廴诨旌铣蔀閺?fù)合物，該復(fù)合物用于之后的成形，用于運(yùn)輸、電器、電子、建筑和建造、包裝或消費(fèi)者市場的塑料制品。
15.如權(quán)利要求15所述的制備復(fù)合物的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 (c)干燥所述復(fù)合物，直到水分含量小于0.2%以及(d)將所 述復(fù)合物成形為塑料制品，所述塑料制品用于運(yùn)輸、器具、電子、建筑和建造、包裝或消費(fèi)者市場。
【文檔編號(hào)】C08J5/00GK103764759SQ201280041115
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月25日
【發(fā)明者】劉靜 申請(qǐng)人:普立萬公司