[发明专利]耐热性聚乳酸配混物

说明书

优先权要求

本申请要求于2008年4月24日提交的美国临时专利申请序列号61/047,460(代理机构案卷号12008011)和于2009年3月20日提交的美国临时专利申请序列号61/161,902(代理机构案卷号12009006)的优先权，它们都通过参考结合于此。

发明领域

本发明涉及聚乳酸配混物(compound)，该配混物具有耐热改性剂以改善聚乳酸配混物在使用过程中的结构完整性。

发明背景

塑料制品已经代替玻璃、金属和木材制品，因为塑料可以经过加工而不会破碎、生锈或腐烂。塑料制品的耐久性也造成处置方面的问题。而且，许多塑料树脂由石化产品制得，而石化产品有长期供应和成本方面的问题。

因此，人们在努力寻找生物衍生的可持续的热塑性树脂资源，优选的是能降解或堆肥从而解决处置困难的热塑性树脂资源。

已经开发了聚乳酸(也称为聚丙交酯或PLA)作为来自生物可持续源的热塑性树脂，它可以代替源自石化产品的树脂。

发明概述

虽然聚乳酸可能是正被开发的三种最常见的生物衍生树脂中的一种，但是与其意图代替的化石衍生树脂相比，聚乳酸具有明显的缺点，即它具有较差的热挠曲温度。

热挠曲温度(HDT)是依据ASTM D648方案样品在挠曲负荷下的挠曲的量度。挠曲负荷可以是两组设定中的任一种。在本发明中，使用66磅/平方英寸(psi)或455千帕斯卡(kPa)进行热挠曲的比较测量。

聚乳酸的问题是其在455kPa挠曲负荷下的热挠曲温度约为55℃或131℉。换言之，在亚利桑那州夏季的汽车内部，PLA不够坚固，因此不能用作模塑为乘客车厢部件的热塑性树脂，不能用作手提式电子器件外壳被放置在座位上，或者不能用作在食品杂货袋中含有易腐食品的一片包装被放置在汽车内的地面上。

PLA的问题是它不具有足够的耐热性，因此实际上不被考虑作为目前在许多普通塑料制品中使用的化石衍生的热塑性树脂的代替品。

本发明通过发现和使用一种耐热改性剂与PLA组合而解决了上述问题，该组合提高了PLA的耐热性，从而使PLA可以广泛使用。

本领域长期以来都需要解决上述耐热性问题。天然工作公司(NatureWorks，LLC)的公开文献“PLA的基本制备(a principal manufacturer of PLA)”中报导了向PLA中加入多达50重量％的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，以生成50/50 PLA-PMMA配混物，比纯PLA聚合物树脂的HDT仅仅改善了4℃(63℃比59℃)。

而且，本领域长期以来都需要解决该耐热性问题，在一些工业中的普遍特征是PLA配混物在66psi下应该最好具有至少65℃的HDT，成为来自生物可持续源的可实际工业应用的热塑性配混物。长期以来，本发明还发现合适的组合以实现和超越在66psi下65℃的目标。

本领域需要一种方法来提高PLA的实际HDT值，同时又能保持所得配混物明显还是PLA配混物。

在本发明中，PLA必须保持为″主要组分″，意味着PLA在配混物中所占的量至少约为30重量％(30％)。

对于一些情况，当需要主要由生物可再生材料制备的配混物制得的市售塑料制品时，PLA可作为“主要组分”存在，意味着在配混物中使用的所有组分中，PLA在配混物中具有最高重量百分含量，或者其含量等于最高重量百分含量。例如，在双组分配混物中，如果PLA是总配混物的50重量％或更高，则PLA是″主要组分″。在三组分或更多组分的配混物中，如果PLA的重量百分数超过任何其它组分，例如在配混物中有34％的PLA，而其它两种组分各为33重量％，则PLA也是″主要组分″。如果PLA的重量百分数等于另一其它组分的重量百分数，例如在四组分配混物中30(PLA)-30-20-20(其它组分)，则在本发明中PLA也是″主要组分″。

已经出乎意料地发现，与单独的PLA的HDT相比，苯乙烯马来酸酐共聚物可将PLA配混物的HDT提高至少5℃。PLA和苯乙烯马来酸酐共聚物的混合物还优选具有超过65℃的HDT。

本发明的一个方面是耐热性聚乳酸配混物，其包含(a)和(b)的混合物：(a)聚乳酸，(b)苯乙烯马来酸酐共聚物；其中，该配混物中聚乳酸为主要组分；其中，聚乳酸和苯乙烯马来酸酐共聚物的重量比等于或小于2.3∶1.0；其中，如果该混合的配混物在成形为塑料制品之前基本干燥，则该混合的配混物在成形为塑料制品后的热挠曲温度比聚乳酸单独的热挠曲温度增加至少5℃，两者都是依据ASTM D648方案在66磅/平方英寸下测量的。