[发明专利]包含PLLA和PDLA的组合物

说明书

技术领域

本发明涉及包含聚-D-乳酸(PDLA)聚合物和聚-L-乳酸(PLLA)聚合物的组合物。本发明还涉及生产模制部件的方法，所述方法包括如下步骤：加热模具和将包含聚-D-乳酸(PDLA)聚合物和聚-L-乳酸(PDLA)聚合物的组合物提供给模具。本发明涉及用于注塑、热成型和/或吹膜的包含聚-D-乳酸(PDLA)聚合物和聚-L-乳酸(PLLA)聚合物的组合物。本发明还涉及可通过加热包含聚-D-乳酸(PDLA)聚合物和聚-L-乳酸(PDLA)聚合物的组合物获得的组合物。

背景技术

聚乳酸(PLA)是用于乳酸单体基聚合物的集合术语，取决于其组成，聚乳酸的结构从完全无定形通过半结晶变化至晶体。聚乳酸可以由乳制品或由例如玉米生产。乳酸是形成聚乳酸的单体，和这种单体以两种立体异构体即L-乳酸(右旋乳酸)和D-乳酸(左旋乳酸)形式存在。因此聚乳酸含有一定比例的L-乳酸单体和一定比例的D-乳酸单体。聚乳酸中L和D-乳酸单体的比决定了它的特性。

由于对可再生资源日益增加的偏好，在如吹膜、热成型和注塑等的用途中PLA的应用日益增加。但在这种用途中应用PLA存在一个很大的缺点，即在高温下PLA具有中等特性。例如PLA具有中等的热稳定性。当温度高于其玻璃转化温度(55℃)时，PLA失去其硬度。这表现为在高于玻璃转化温度时其本身具有低的弹性模量，因此在注塑或热成型情况中在可以注射产品之前，必须有长的冷却时间。这造成基于PLA生产产品时长的周期时间和造成在高温下易于变形的最终产品。

PLA在其熔点之上也具有中等的熔融强度，例如在吹膜时，这造成吹制过程的不稳定。另外基于PLA的产品在PLA的玻璃转化温度之上具有相当低的热变形温度。

经常用于解决前述问题的方法是控制PLA的结晶度，因为结晶PLA的弹性模量高于无定形PLA的弹性模量。另外基于PLA的产品的热变形温度在高于玻璃转化温度时随着结晶度增加而增加。当满足某些条件时发生PLA结晶。首先PLA的化学组成必须不妨碍结晶。其次，必须将PLA充分加热以实施结晶。在实践中，这意味着在高温下足够长的停留时间。其缺点在于，即使这些条件满足，PLA的结晶也倾向于非常慢地进行，结果是它不能以工业规模应用。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供不包括上述缺点的包含聚-D-乳酸(PDLA)聚合物和聚-L-乳酸(PLLA)聚合物的组合物。

本发明的一个目的是提供具有改进的热稳定性和更高结晶速率的包含聚-D-乳酸(PDLA)聚合物和聚-L-乳酸(PLLA)聚合物的组合物。

本发明的另外一个目的是提供在PLA应用中涉及的上述缺点的解决方案，以确保PLA可以以工业规模在如吹膜、热成型或注塑的用途中应用。

上述目的由包含聚-D-乳酸(PDLA)聚合物和聚-L-乳酸(PLLA)聚合物的组合物实现，其中至少PDLA或PLLA的光学纯度为至少95%。术语“聚-D-乳酸(PDLA)聚合物”也理解为指具有不同分子量的PDLA分子的混合物。术语“聚-L-乳酸(PLLA)聚合物”也理解为指具有不同分子量的PLLA分子的混合物。

本发明人已经发现如果PDLA为至少95%光学纯，则获得基于PLLA的组合物的结晶时间相对于现有技术的组合物缩短。本发明人已经发现加入特殊的成核剂可以增加PLA的结晶速率，从而可以实现非常短的冷却时间。从文献中已知的是少量的滑石可能对PLA的结晶速率具有正面影响，但本发明人已经发现立体结构复杂的PLA是较好的成核剂。当将PLLA和PDLA混合时，形成立体结构复杂的PLA。它是特殊的三维有序的PLLA和PDLA分子，形成非常稳定的晶体。例如从更高的熔点(PLLA和PDLA的230℃，而不是180℃)来看，这一点是很明显的。向PLLA中加入少量PDLA会形成少量立体结构复杂的PLA，它在剩余的PLA基质中用作成核剂。本发明人已经发现光学纯度为至少95%的PDLA是特别好的成核剂。