[发明专利]用于制造具有高热变形温度的制品的可生物降解聚合物组合物

说明书

本发明涉及特别适用于通过注塑和热成型制造具有高热变形温度(HDT)的制品的可生物降解聚合物组合物。

本发明还涉及制造所述组合物的方法和由此获得的制品。

聚乳酸是一种源于可再生来源的可生物降解的热塑性聚酯。其机械性质使其成为替代常规热塑性聚合物的理想候选，特别是在需要高刚性的应用的情况下，例如用于制造一次性餐具、硬质容器或饮料容器盖。

尽管在事实上，聚乳酸可以以最小的改性用于普通机械，其某些性质迄今为止仍未令其广泛和普遍地用作常规热塑性材料的替代品。

在注塑行业，例如，与使用聚乳酸及其与其它可生物降解聚合物的组合物相关的最大困难之一在于由此制成的制品在高于环境温度的温度下受到高负荷时极易变形。这是因为在使用普通的注塑生产方法获得的制品中，聚乳酸主要以非晶态聚合物的形式存在，其因此仅在充分低于其玻璃化转变温度(大约60℃)时才是刚性的。通常通过提高聚乳酸的百分比结晶度，例如通过对制品施以退火热处理来减轻这种倾向。

然而，即使这种技术带来制品热变形温度的显著提高，其仍会造成其变形。因此，在设计和制造所述制品的阶段必须采取特别的预防措施，这对它们的工业加工性产生不利的影响。

考虑到上面的情况，因此合意的是具有能够在不影响其尺寸稳定性的情况下经济有效地转变为具有高热变形温度的制品的含聚乳酸的可生物降解组合物。

特别地，本发明涉及用于制造具有高热变形温度的制品的可生物降解聚合物组合物，其包含：

i)相对于组分i和ii的总和为40-70重量％、优选45-65重量％的乳酸的聚酯；

ii)相对于组分i和ii的总和为30-60重量％、优选35-55重量％的包含二羧基组分和二醇组分的至少一种芳族脂族聚酯(AAPE)，其包含以下结构单元：

—[—O—(R₁₁)—O—C(O)—(R₁₃)—C(O)—]—

—[—O—(R₁₂)—O—C(O)—(R₁₄)—C(O)—]—

其中二醇组分包含衍生自二醇的—O—(R₁₁)—O—和—O—(R₁₂)—O—单元，其中R₁₁和R₁₂相同或不同，并选自C2-C14亚烷基、C5-C10亚环烷基、C2-C12氧基亚烷基、杂环基团及其混合物，

其中二羧酸组分包含衍生自脂族二酸的—C(O)—(R₁₃)—C(O)—单元和衍生自芳族二酸的—C(O)—(R₁₄)—C(O)—单元，其中R₁₃选自C0-C20亚烷基及其混合物，衍生自芳族二酸的单元的摩尔百分比为二羧基组分的超过50％并且小于或等于70摩尔％；

iii)相对于可生物降解聚合物组合物的总重量为0至小于1重量％的纤维素纤维；

iv)相对于可生物降解聚合物组合物的总重量为1-10重量％、优选2-6重量％的成核剂，所述成核剂选自包含1,4-亚丁基琥珀酸酯的重复单元的聚酯、滑石及其混合物。

就涉及乳酸聚酯(组分i)而言，这有利地选自聚-L-乳酸、聚-D-乳酸和聚-D-L-乳酸的立体复合物或其混合物。

具有超过50,000的分子量Mw和50-500Pas、优选100-300Pas(按照标准ASTM D3835在T＝190℃、剪切速率＝1000s^-1、D＝1mm、L/D＝10下测得)的剪切粘度的含有至少95重量％的衍生自L-乳酸或D-乳酸或其组合的重复单元的聚乳酸的聚合物或共聚物是特别优选的。

在特别优选的实施方案中，乳酸聚酯包含98重量％的衍生自L-乳酸的单元，2％的衍生自D-乳酸的重复单元，具有160-170℃的熔点，55-65℃的玻璃化转变温度(Tg)和10-60克/10分钟、优选15-40克/10分钟的MFR(按照标准ASTM-D1238在190℃和2.16千克下测得)。

可以按照本领域已知的任何一种方法来进行制造乳酸聚酯的过程。特别地，聚酯可以有利地经由通过打开来自交酯的环的聚合反应来获得。

就涉及脂族-芳族聚酯AAPE(组分ii)而言，二羧基组分包含衍生自上述类型的脂族二酸和芳族二酸的单元。

在脂族二酸中，琥珀酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十一烷二酸,十二烷二酸,十三烷二酸,十六烷二酸和十八烷二酸是特别优选的。这些二酸的混合物也是特别有用的。

还包括在链中具有不饱和的二酸，例如衣康酸和马来酸。