專利名稱：粘土加強(qiáng)的聚(乳酸)-聚烯烴混合組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在此公開的內(nèi)容涉及一種粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，更具體而言，涉及一種對環(huán)境友好的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其通過向聚烯烴樹脂加入粘土加強(qiáng)的聚乳酸而具有提高的防潮和隔氣性能。
背景技術(shù)：
塑料因其優(yōu)異的物理性質(zhì)以及廉價和重量輕的特點(diǎn)已經(jīng)被廣泛用作現(xiàn)代生活中必不可少的包裝材料。但是，由于全球生產(chǎn)的大量塑料產(chǎn)品而使環(huán)境污染變得日益嚴(yán)重。塑料，例如聚乙烯、聚丙烯和聚對苯二甲酸乙二醇酯(下文稱作“PET”)，已被廣泛用于普通的包裝。然而，·這些材料因其在燃燒過程中的高產(chǎn)熱值最近已經(jīng)成為全球變暖的原因。此外，即使在將塑料產(chǎn)品掩埋的情況下，塑料產(chǎn)品也會因其化學(xué)和生物穩(wěn)定性而幾乎無降解地存留，因此掩埋點(diǎn)的使用時間會縮短。結(jié)果是，近來全球變暖、石油資源的耗竭和垃圾處理事件已經(jīng)浮現(xiàn)出來，因此，對使用能夠代替經(jīng)典石化原料的植物或天然原料的塑料的興趣迅速增加。特別是，近來由于京都議定書的溫室氣體減排協(xié)議而加速了對生物質(zhì)塑料的興趣和開發(fā)，生物質(zhì)塑料采用由植物或天然原料制備的塑料來代替由石化原料生產(chǎn)的塑料。已知的生物質(zhì)塑料例如為聚乙醇酸(polyglycolic acid)、聚乳酸、聚己酸內(nèi)酯和脂肪族聚酯。在這些生物質(zhì)塑料中，聚乳酸為通過乳酸的聚合反應(yīng)而獲得的基于植物的材料，在聚合反應(yīng)的同時根據(jù)乳酸的光學(xué)異構(gòu)體的含量可以制得結(jié)晶的或無定形的聚乳酸。與其他經(jīng)典的可生物降解的塑料相比，聚乳酸廉價并且具有優(yōu)異的物理性質(zhì)，因此其已經(jīng)被廣泛使用并占了全部生物塑料的20%。迄今為止，聚乳酸樹脂的主要用途為利用聚乳酸的可生物降解性能的一次性產(chǎn)品，例如，膜、包裝材料或食品容器。目前生產(chǎn)和開發(fā)聚乳酸的公司為例如美國的Naturworks LLC和日本的豐田公司。但是，聚乳酸樹脂同時具有因加熱或潮濕而降解的問題，因此其可能難以被用于需要耐久性和阻隔性的領(lǐng)域。此外，因?yàn)榫廴樗針渲哂械湍蜔嵝?，所以?dāng)外部溫度增加至60° C以上時，模塑產(chǎn)品的形狀可能會變形。因此，已經(jīng)對通過將聚乳酸樹脂與普通塑料混合來代替其單獨(dú)使用而應(yīng)用聚乳酸進(jìn)行了很多嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題通過解決上述局限性，本發(fā)明提供了一種粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴復(fù)合樹脂組合物，其具有優(yōu)異的成型性和阻隔性。本發(fā)明的目的并不限于前述內(nèi)容，從下文的描述中本領(lǐng)域技術(shù)人員會清楚地理解未在此處描述的其他目的。技術(shù)方案
在本發(fā)明中，聚乳酸并不是單獨(dú)使用，而是通過與聚烯烴樹脂混合來使用用粘土加強(qiáng)的粘土-聚乳酸納米復(fù)合物，因此，通過單層吹塑法將粘土-聚乳酸納米復(fù)合物以微層的形式分散在聚烯烴樹脂基質(zhì)中。結(jié)果是，可以提高聚烯烴的防潮和隔氣性能并且也不會產(chǎn)生由于加熱或潮濕引起的變形，因此可以解決相關(guān)技術(shù)的局限性。有益效果通過與聚烯烴樹脂混合來使用根據(jù)本發(fā)明的粘土-聚乳酸納米復(fù)合物，因此，粘土-聚乳酸納米復(fù)合物容易分散在聚烯烴樹脂的微結(jié)構(gòu)中以獲得優(yōu)異的隔氣和防潮性能。因此，根據(jù)本發(fā)明的粘土-聚乳酸納米復(fù)合物適于需要阻隔性的模塑產(chǎn)品，例如，用于食品包裝、燃料箱和便攜式燃料箱的片材和膜。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的粘土加強(qiáng)的聚乳酸納米復(fù)合物的制備方法和由包含粘 土加強(qiáng)的聚乳酸納米復(fù)合物的組合物獲得膜的方法。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其包含5wt%-50wt%的粘土加強(qiáng)的聚乳酸樹脂、40wt%-90wt%的聚烯烴和5wt%-20wt%的增容劑。在下文中，將詳細(xì)描述構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物的各組分。(A)粘土加強(qiáng)的聚乳酸(PLA)樹脂通常，聚乳酸樹脂為基于聚酯的樹脂，該樹脂通過經(jīng)玉米淀粉的分解而獲得的乳酸作為單體的酯反應(yīng)來制備。所述聚乳酸樹脂由L-乳酸、D-乳酸或L，D-乳酸構(gòu)成，其中，這些聚乳酸可以單獨(dú)或組合使用。考慮到耐水解性，可以使用由95wt%-100wt%的L-乳酸和0wt%-5wt%的D-乳酸構(gòu)成的聚乳酸樹脂。此外，在可加工的范圍內(nèi)，并不特別限定所述聚乳酸樹脂的分子量或分子量分布，但是，例如，所述聚乳酸樹脂的重均分子量可為80，000以上。另外，在本發(fā)明中使用的粘土可為有機(jī)改性的分層化合物，在所述有機(jī)改性的分層化合物中，在分層的粘土化合物的層之間設(shè)置有機(jī)物。在所述分層的粘土化合物中的有機(jī)物含量可在lwt%-45wt%的范圍內(nèi)。當(dāng)有機(jī)物含量低于lwt%時,所述分層的粘土化合物與聚乳酸的相容性降低，而當(dāng)有機(jī)物含量大于45wt%時，則不利于聚乳酸鏈的插入。所述分層的粘土化合物可為選自蒙脫石、膨潤土、高嶺石、云母、鋰蒙脫石、含氟鋰蒙脫石、皂石、貝得石、綠脫石、硅鎂石、蛭石、埃洛石(hallosite)、鉻嶺石(volkonskoite)、suconite、麥輕娃鈉石(magadite)和水輕娃鈉石(kenyalite)中的一種或多種。所述有機(jī)物可包括選自季胺、膦、馬來酸酯、琥珀酸酯、丙烯酸酯、芐基氫(benzylic hydrogen)、二硬脂基二甲基銨和卩惡唑啉中的官能團(tuán)。在本發(fā)明中，所述聚乳酸樹脂用所述粘土加強(qiáng)以制備粘土-聚乳酸納米復(fù)合物，并且為了所述粘土的均勻分散，基于100重量份的聚乳酸樹脂，所述粘土加強(qiáng)的聚乳酸樹脂可包含0.01-10重量份的粘土。
如后面的圖I所示，當(dāng)將具有分層結(jié)構(gòu)的納米粘土(粘土化合物)與所述聚乳酸混合時，構(gòu)成所述粘土化合物的各層被插入所述聚乳酸的鏈之間以形成粘土-聚乳酸納米復(fù)合物結(jié)構(gòu)。當(dāng)將所述粘土-聚乳酸納米復(fù)合物隨后與基于聚烯烴的樹脂混合時，所述粘土-聚乳酸納米復(fù)合物以微層的形式分散在所述基于聚烯烴的樹脂的基質(zhì)內(nèi)，因此，這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)會在改善所述基于聚烯烴的樹脂中不足的阻隔性中發(fā)揮作用。所述粘土加強(qiáng)的聚乳酸樹脂在根據(jù)本發(fā)明的混合組合物中的含量可為5wt%-50wt%o(B)基于聚烯烴的樹脂在本發(fā)明中使用的基于聚烯烴的樹脂可為選自高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、線型低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯-丙烯共聚物(EPDM)、茂金屬聚乙烯和聚丙烯中的一種或多種。可以使用選自丙烯均聚物、丙烯共聚物、茂金屬聚丙烯和其中通過在均聚·物或共聚物中添加滑石和阻燃劑來加強(qiáng)普通聚丙烯物理性質(zhì)的復(fù)合樹脂中的聚丙烯。就可加工性而言，所述基于聚烯烴的樹脂的含量可為總組合物的40wt%-90wt%。所述基于聚烯烴的樹脂起到基質(zhì)的作用，其使制得的粘土 -聚乳酸納米復(fù)合物能均勻地分散在其中。(C)增容劑可將具有極性基團(tuán)的基于烴的聚合物用作本發(fā)明的增容劑。當(dāng)使用具有極性基團(tuán)的基于烴的聚合物時，通過聚合物的基質(zhì)形成的烴聚合物部分，所述增容劑和聚烯烴樹脂或增容劑和粘土加強(qiáng)的聚乳酸樹脂之間的親和力增強(qiáng)，從而在這樣獲得的樹脂組合物內(nèi)形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)?？蓪⑦x自環(huán)氧改性的聚苯乙烯共聚物、乙烯-乙烯酐-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸烷基酯-丙烯酸共聚物、馬來酸酐改性的(接枝)高密度聚乙烯、馬來酸酐改性的(接枝)直鏈低密度聚乙烯、乙烯-甲基丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和馬來酸酐改性的(接枝)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或其變型中的一種或多種化合物用作所述基于烴的聚合物。當(dāng)將上述化合物中的環(huán)氧改性的聚苯乙烯共聚物用作增容劑時，所述環(huán)氧改性的聚苯乙烯共聚物可包含主鏈，其由70-99重量份的苯乙烯和1-30重量份的由下面的化學(xué)式I表示的基于丙烯酰基的單體組成；支鏈，其由1-80重量份的下面的化合式2的環(huán)氧化合物組成。[化學(xué)式I]
--CH2■—CH-*
I I —
CH3[化學(xué)式2]
權(quán)利要求
1.ー種粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其包含 5wt%-50wt%的粘土加強(qiáng)的聚乳酸樹脂； 40wt%-90wt%的聚烯經(jīng)；和 5wt%-20wt%的增容劑。
2.權(quán)利要求I所述的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其中，基于100重量份的聚乳酸樹脂，所述粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物包含O. 01-10重量份的粘土。
3.權(quán)利要求I所述的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其中，所述聚乳酸樹脂為選自L-乳酸、D-乳酸和L，D-乳酸中的ー種或多種。
4.權(quán)利要求I所述的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其中，所述粘土為有機(jī)物含量為lwt%-45wt%的有機(jī)改性的分層化合物。
5.權(quán)利要求I所述的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其中，所述聚烯烴選自高密度聚こ烯HDPE、低密度聚こ烯LDPE、線型低密度聚こ烯LLDPE、こ烯-丙烯共聚物、茂金屬-聚こ烯、聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物、茂金屬-聚丙烯以及所述聚丙烯均聚物或共聚物的加強(qiáng)復(fù)合樹脂中。
6.權(quán)利要求I所述的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其中，所述增容劑為含有極性基團(tuán)的基于烴的聚合物。
7.權(quán)利要求6所述的粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物，其中，所述含有極性基團(tuán)的基于烴的聚合物為選自環(huán)氧改性的聚苯こ烯共聚物、こ烯-こ烯酐-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸こ酯共聚物、こ烯-丙烯酸烷基酷-丙烯酸共聚物、馬來酸酐改性的(接枝)高密度聚こ烯、馬來酸酐改性的(接枝)線型低密度聚こ烯、こ烯-甲基丙烯酸烷基酷-甲基丙烯酸共聚物、こ烯-丙烯酸丁酯共聚物、こ烯-醋酸こ烯酯共聚物和馬來酸酐改性的(接枝)こ烯-醋酸こ烯酯共聚物或其變型中的ー種或多種化合物。
8.一種制備粘土加強(qiáng)的聚乳酸-聚烯烴混合組合物的方法，所述方法包括以下步驟 (a)混合納米粘土和聚乳酸以制備粘土-聚乳酸納米復(fù)合物； (b)在步驟(a)后，干混所述粘土-聚乳酸納米復(fù)合物、聚烯烴和增容劑以制備粘土 -聚乳酸納米復(fù)合物混合物；以及 (C)在步驟(b)后，將所述粘土-聚乳酸納米復(fù)合物混合物加入擠出機(jī)擠出。
9.權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟(a)中，將所述聚乳酸加入雙螺桿擠出機(jī)的主進(jìn)料器中，將所述納米粘土単獨(dú)加入側(cè)進(jìn)料器中，并且擠出條件包括擠出溫度在180° C-200。C的范圍內(nèi)，螺桿速率在280rpm-320rpm的范圍內(nèi)，并且卸料速度在8kg/小時-12kg/小時的范圍內(nèi)。
10.權(quán)利要求8所述的方法，其中，在步驟(b)中，所述干混的溫度在70°C-120° C的范圍內(nèi)。
11.ー種膜，其包含權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的組合物。
12.權(quán)利要求11所述的膜，其中，所述膜的隔氧氣性能(CC，500ym/m3，天，大氣壓)的值為100以下。
13.權(quán)利要求11所述的膜，其中，所述膜的防潮性能(g，500ym/m3，天，大氣壓)的值為3以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種粘土加強(qiáng)的聚(乳酸)-聚烯烴混合組合物，其包含5-50wt%的粘土加強(qiáng)的聚(乳酸)樹脂、40-90wt%的聚烯烴和5-20wt%的增容劑。根據(jù)本發(fā)明的粘土-聚(乳酸)納米復(fù)合物與聚烯烴樹脂一起使用以使所述粘土-聚(乳酸)納米復(fù)合物容易分散在所述聚烯烴樹脂的微結(jié)構(gòu)中，從而顯示出優(yōu)異的隔氣和防潮性能，因此所述組合物適用于需要阻隔性的模塑產(chǎn)品，例如用于食品包裝、燃料箱和便攜式燃料箱的片材和膜。
文檔編號C08L67/04GK102834457SQ201080057727
公開日2012年12月19日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者梁榮哲, 李時皓, 金珉基, 申在容, 崔旸碩 申請人:Lg化學(xué)株式會社