[发明专利]聚乳酸树脂组合物和聚乳酸树脂用添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及聚乳酸树脂组合物和聚乳酸树脂用添加剂，详细而言，涉及耐热性和柔软性优异的聚乳酸树脂组合物以及用于制造聚乳酸树脂组合物的聚乳酸树脂用添加剂。

背景技术

近年，迫切希望构筑可持续发展的社会，在高分子材料领域中也积极进行着利用可再生资源的材料开发。由于聚乳酸可以由来自植物的材料合成，机械强度也显示与现有塑料相近的性质，所以作为来自石油塑料的替代品备受关注。但是，欠缺耐热性和柔软性的方面，成为了实现开展广泛应用上的大问题。

作为提高聚乳酸的柔软性的例子，公开了在聚乳酸中添加了10～40wt％乳酸或丙交酯、或10～60wt％的直链状乳酸低聚物或丙交酯低聚物的聚乳酸树脂组合物(专利文献1)。但是，在树脂中包含的低分子化合物容易产生向表面的渗出(所谓bleed out)。这是因为低分子化合物在聚乳酸的非结晶部分中相溶，该部分的分子链通过添加物变得容易运动，通过施加外部能量，非结晶部分慢慢结晶化，可相溶部分减少，低分子化合物被挤出到表面的缘故。另一方面，和低分子化合物不同，在配合分子量比较高的直链状乳酸低聚物时难以产生渗出，但因为添加的乳酸低聚物本身具有结晶性，所以会妨碍增塑化。

作为提高聚乳酸柔软性的另一个的例子，公开了添加乳酸衍生物的聚乳酸树脂组合物(专利文献2)。但是，此时添加物也是低分子化合物，根据添加量而易于产生渗出。

作为提高聚乳酸柔软性的另一个其他的例子，公开了由环状乳酸低聚物和聚乳酸组成的树脂组合物(专利文献3)。由于通过来自乳酸低聚物和聚合物的组合可以赋予柔软性，所以可以维持透明性和植物度(来自植物原料的比例)。但是问题在于增塑化的提高不充分，环状乳酸低聚物制造收率低，还有环状低聚物的分子量的控制困难。

另外，为了赋予聚乳酸柔软性，研究了通过配合其它树脂和填料的改性，但问题在于损害聚乳酸的透明性和降低植物度等。

另一方面，为了提高聚乳酸的耐热性，例如，可以列举在聚乳酸中添加具有耐热性的滑石和云母等无机填料的方法。即，由在聚乳酸中添加具有高耐热性的无机填料，改善聚乳酸的机械特性，能够得到固化聚乳酸的效果。但是只在聚乳酸中添加无机填料，难以确保在实用方面的充分耐热性，且产生比重增高的新问题。

但是，虽然聚乳酸可以获得结晶结构，但因为是难以结晶化的高分子，所以如果以与通常的通用树脂同样的方法成形聚乳酸，由于成形品为非结晶性的，所以机械强度差且容易产生热变形。

相对于此，通过在成形中或成形后实施热处理，能够将聚乳酸结晶化，且能够实现成形品的耐热性提高。但是，通过这样热处理的结晶化方法，有结晶化需要长时间这一实用上的问题。为了经过在模具内热处理聚乳酸的成形品的工序使结晶化结束，需要相当长的时间。

另外，如果不添加作为聚乳酸结晶核的物质，仅使聚乳酸结晶化(均态成核)，因为结晶核的自发频率小，所以，结晶的尺寸增大到微米级程度。因此聚乳酸结晶本身成为光散射的主要原因，发生浑浊并失去透明性，降低了实用上的有效性。

关于可以得到结晶结构的聚合物，为了解决上述那样的课题，即为了促进可以得到结晶结构的聚合物的结晶化，研究了称为添加造核剂(成核剂)的方法。所谓成核剂指的是成为结晶性高分子的一次结晶核，促进结晶性聚合物的结晶生长的物质。另外，广义地也将促进结晶性高分子结晶化的成分，即加速高分子结晶化速度本身的成分称为成核剂。如果在树脂中添加成核剂，就可以将高分子结晶微细化，得到改善刚性或改善透明性的效果。另外，在成形中使之结晶化时，因为加速(缩短时间)结晶化整体的速度，所以也有可以缩短成形周期的优点。

作为促进聚乳酸结晶化的成核剂的例子，有添加滑石、层状粘土化合物、间苯二甲酸二甲酯磺酸金属盐、铜酞菁、和与聚碳酸酯的合金等。但是，问题在于都不是利用可再生资源的来自植物的添加剂，会造成植物度下降等。

作为不降低植物度的添加剂，公开了在聚乳酸中混入嵌段聚合物的例子，该嵌段聚合物含有由聚D-乳酸或D-乳酸和淀粉的共聚树脂组成的A成分、和由熔点或软化点在聚乳酸的熔点或软化点以下的生物降解树脂组成的B成分(专利文献4)。但是，该添加剂有对聚乳酸的相溶性低，在树脂组合物中的相溶稳定性下降的问题。因此，必须加入增溶剂，作为结果植物度下降就成为了问题。

另外，公开了在聚乳酸中混入色氨酸、苯丙氨酸等氨基酸的例子(专利文献5)。但是，这些添加剂由于对聚乳酸的相溶性低，而且必须控制粒径分布和添加量，为了防止凝集还必须加入抗凝集剂，所以植物度下降就成为了问题。