[发明专利]增塑的聚交酯

说明书

本发明涉及组合物、膜、用于制备这类膜和最终制品的方法，所有这些都包括聚交酯以及至少一种增塑剂。

背景技术

可再生聚合物衍生自天然或生物质材料。在解决由石油基聚合物的使用所引起的问题例如废物管理、可利用性和成本时，可再生、可降解聚合物受到关注。存在对适用于多种产品中的任一种中的改进的且可再生聚合物膜的长期需要。

市售的可再生聚合物是由乳酸或丙交酯聚合制得的。乳酸是通过玉米淀粉或蔗糖的细菌发酵而获得的。但是，乳酸无法直接聚合为可用的产品，这是因为聚合反应生成水，而水的存在会降解聚合物链的形成，导致低分子量的聚合物。为了避免此问题，通常将乳酸转化为环状丙交酯单体，其可以更容易地聚合为具有宽范围分子量的聚合物。所得聚合材料通常称为“聚乳酸”、“聚交酯”或“PLA”。

PLA独自可能难以用作一些广泛使用的石油基聚合物如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的替代品。聚丙烯和聚乙烯二者的玻璃化转变温度(T_g)(例如，约-80℃)都远远低于PLA的T_g(约60℃)。尽管它们的晶体熔点相似（在130℃-160℃内），但PLA的结晶速率比PE或PP慢。因此，制备柔性半结晶性PLA膜可能比由PP或PE产生类似膜更为困难。

为了获得更软、柔性的PLA膜，通常配置包含PLA以及与该PLA可混溶的增塑剂的成膜组合物。使用增塑剂有效降低了PLA的玻璃化转变温度(T_g)，甚至在低水平增塑剂下也是如此。一种常用于PLA的增塑剂为乙酰基三(正丁基)柠檬酸酯，当其以约15重量%的含量与PLA混配时，提供玻璃化转变温度降低的PLA膜（例如T_g=约30℃）。增塑的膜初始比未增塑的膜更为柔软，而降低的T_g使得能够在处理过程中结晶。然而，这些改进的特性可能随着时间推移而减弱，因为增塑剂“起霜(bloom)”到膜的表面和蒸发。这些效应可以在室温下注意到，并且在升高的温度（例如40℃以上）下可能变得更为突出。

发明内容

需要包含PLA和至少一种增塑剂的组合物用于由这类组合物制得的老化稳定膜和制品，以及需要用于制造这类老化稳定膜和制品的方法。

本发明通过如下方式解决了现有技术中上述未满足的需求：在一方面，提供一种包含

聚交酯树脂和

下式增塑剂的组合物：

其中

R可以相同或不同，并且其中至少一个R为具有C₅或更大碳链长度的支化烷基；和

R’为H或酰基。

在另一方面，本发明提供一种用于提供半结晶性聚交酯膜的方法，所述方法包括：

(a)提供聚交酯组合物，所述组合物包含：

(i)聚交酯树脂，

(ii)成核剂，和

(iii)下式的增塑剂：

其中

R可以相同或不同，并且其中至少一个R基团为具有C₅或更大碳链长度的支化烷基；和

R’为H或酰基；和

(b)挤出组合物作为熔融片材；和

(c)冷却所述片材以使聚交酯结晶并提供所述膜。

如应用于材料的术语“老化稳定”是指评价随着时间推移的材料性质变化。在一些情况下，通过测定材料的重量或质量随着时间推移的变化来测量老化稳定性。在一些情况下，通过测定材料的机械性质随着时间推移的变化来测量老化稳定性。可以在材料暴露于高温之后评价其老化稳定性。即使在不出现显著的重量损失的情况下，材料的机械性能的侵蚀也提供差的老化稳定性的指示。

术语“聚交酯”、“PLA”和“聚乳酸”互换使用并且是指同一聚合物材料。

出现在说明书和权利要求书中的术语“包含”及其变型不具有限制性含义。

本文所用的“一种（个）”、“所述（该）”、“至少一种（个）”以及“一种或多种（一个或多个）”可互换使用。由此，例如，包含“一种”成核剂的组合物可以解释为是指该组合物包括“一种或多种”成核剂。类似地，包含“一种”增塑剂的组合物可以解释为是指该组合物包括“一种或多种”增塑剂。

本文所用的术语“或（或者）”通常按其意义应用，包括“和/或”，除非上下文清楚表明并非如此。术语“和/或”意指所列要素的一个或全部，或所列要素的任何两个或更多个的组合。

如本文所用，假设所有数值均由术语“约”来修饰。