聚乳酸發(fā)泡成型體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供熱變形溫度為80至110℃的聚乳酸發(fā)泡成型體。
【專利說明】
聚乳酸發(fā)泡成型體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及聚乳酸發(fā)泡成型體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚苯乙烯發(fā)泡成型體引起環(huán)境問題、人體有害性等問題。因此，為了代替聚苯乙烯 發(fā)泡成型體，開發(fā)了利用聚乳酸的發(fā)泡成型體，但是，聚乳酸由于玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低，存在 耐熱性弱的問題，因而聚乳酸的成型品在其運輸及產(chǎn)品組方面受限制。
[0003] 在一次性食物類托盤類的情況下，對發(fā)泡片進行熱成型來加工成最終產(chǎn)品形態(tài)。 在夏季，當運輸通過熱成型而形成的發(fā)泡成型品的產(chǎn)品時，有可能發(fā)生因高溫而導(dǎo)致產(chǎn)品 的形態(tài)受損的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0005] 在本發(fā)明的一實例中，提供耐熱性得到提高的聚乳酸發(fā)泡成型體及其制備方法。
[0006] 技術(shù)方案
[0007] 在本發(fā)明的一實例中，提供熱變形溫度為約80至約110°C的聚乳酸發(fā)泡成型體。
[0008] 上述聚乳酸發(fā)泡成型體可包含重均分子量為約300000以上的聚乳酸。
[0009] 上述聚乳酸發(fā)泡成型體可向由聚乳酸發(fā)泡成型用組合物形成的第一發(fā)泡體照射 電子束，并進行交聯(lián)來制備而成。
[0010] 上述聚乳酸發(fā)泡成型體可由包含100重量份的聚乳酸樹脂及約0.1至約10重量份 的發(fā)泡劑的發(fā)泡成型用組合物發(fā)泡而成。
[0011] 上述聚乳酸樹脂可包含選自由L-聚乳酸、D-聚乳酸、L，D_聚乳酸及它們的組合組 成的組中的至少一種。
[0012] 上述發(fā)泡劑可包含化學(xué)發(fā)泡劑或物理發(fā)泡劑。
[0013] 上述化學(xué)發(fā)泡劑可包含選自由偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide)、p，p'_氧代雙 苯橫酰餅（口，口' _〇叉5^1318匕611261168111；1^01171117(1^21(16)、對甲苯橫酰餅（口-toluenesulfonylhydrazide)、苯橫酰餅（benzenesulfonylhydrazide)及它們的組合組成 的組中的至少一種，上述物理發(fā)泡劑可包含選自由非活性氣體、碳氫化合物氣體及它們的 組合組成的組中的至少一種。
[0014] 上述發(fā)泡成型用組合物還可包含選自由成核劑、擴鏈劑、交聯(lián)助劑、增塑劑、發(fā)泡 助劑、抗靜電劑、抗氧化劑及它們的組合組成的組中的至少一種添加劑。
[0015] 上述聚乳酸發(fā)泡成型體能夠以上述發(fā)泡成型用組合物的體積的約2至約50倍發(fā)泡 成型而成。
[0016] 在本發(fā)明的另一實例中，提供聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法，上述聚乳酸發(fā)泡成 型體的制備方法包括:使聚乳酸發(fā)泡成型用組合物進行發(fā)泡來形成第一發(fā)泡體的步驟；以 及向上述第一發(fā)泡體照射電子束，并進行交聯(lián)的步驟。
[0017] 上述第一發(fā)泡體在以片狀進行擠出成型之后，可通過進行發(fā)泡來取得。
[0018] 上述聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法還可包括如下步驟:對以片狀進行擠出成型的 上述第一發(fā)泡體進行加熱，來以所需的形狀進行第二次熱成型。
[0019] 在進行上述第二次熱成型之后，可向熱成型的發(fā)泡體照射電子束。
[0020] 有益效果
[0021] 上述聚乳酸發(fā)泡成型體具有優(yōu)秀的耐熱性、壓縮強度、剛性等物理物性。
【附圖說明】
[0022] 圖1表示本發(fā)明一實例的聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法的簡要流程圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下，詳細說明本發(fā)明的實例。但這僅作為例示而提出，本發(fā)明并不局限于此，本 發(fā)明僅根據(jù)后述的發(fā)明要求保護范圍的范疇而定義。
[0024] 在本發(fā)明的一實例中，提供電子束交聯(lián)的聚乳酸發(fā)泡成型體。
[0025] 先使上述聚乳酸發(fā)泡成型用組合物進行發(fā)泡來形成第一發(fā)泡體之后，向上述第一 發(fā)泡體照射電子束，并進行交聯(lián)，來可制備上述電子束交聯(lián)的聚乳酸發(fā)泡成型體。
[0026] 通過對聚乳酸樹脂進行電子束交聯(lián)來提高交聯(lián)度，進一步提高上述電子束交聯(lián)的 聚乳酸發(fā)泡成型體的耐熱性、壓縮強度、剛性等物理物性。
[0027] 若使用電子束對組成上述聚乳酸發(fā)泡成型體的聚乳酸進行交聯(lián)，則分子量變得更 多。由此，針對上述聚乳酸發(fā)泡成型體，使用凝膠滲透色譜法(GPC法)等來測定的聚乳酸的 重均分子量可以為約300000以上，在交聯(lián)度高的情況下，可形成分子量高得用凝膠滲透色 譜法難以測定的程度的聚乳酸。在此情況下，組成上述聚乳酸發(fā)泡成型體的聚乳酸的重均 分子量的測定方法除了凝膠滲透色譜法之外，還可使用光散射法(Light Scattering)等公 知的方法，但并不局限于此。
[0028] 具體地，上述聚乳酸發(fā)泡成型體可包含重均分子量為約300000至900000的聚乳 酸。
[0029] 具體地，上述聚乳酸發(fā)泡成型體的熱變形溫度(Heat Distortion Temperature) 可以為約80°C至約110°C。
[0030] 上述熱變形溫度是指上述聚乳酸發(fā)泡成型體的外形隨著溫度的上升而開始發(fā)生 變形的溫度。
[0031] 具體地，可使用烘箱等設(shè)備來通過肉眼對隨著升溫而開始發(fā)生變形的聚乳酸發(fā)泡 成型體的溫度進行觀察，并將這種溫度測定為熱變形溫度。上述熱變形溫度條件用于將上 述聚乳酸發(fā)泡成型體作為原材料適用于具體的用途，從而在實際生活環(huán)境條件下對耐熱性 進行評價，因此，當進行熱變形溫度測定時，除了溫度之外的其他條件可由通常的生活環(huán)境 條件來實現(xiàn)。
[0032] 如上所述，上述電子束交聯(lián)的聚乳酸發(fā)泡成型體由于耐熱性優(yōu)秀，因此適合作為 一次性食物的托盤類、包裝材料等施加熱的用途來使用。當將上述聚乳酸發(fā)泡成型體作為 這種用途來使用時，可利用聚乳酸樹脂是排出的環(huán)境有害物質(zhì)少且易于廢棄的環(huán)保原材料 的優(yōu)點。并且，上述電子束交聯(lián)的聚乳酸發(fā)泡成型體由于耐熱性優(yōu)秀，因此可解決當在夏季 進行運輸及保管時，產(chǎn)品的形態(tài)發(fā)生變形的問題。
[0033] 可對發(fā)泡成型用組合物進行發(fā)泡成型來制備上述第一發(fā)泡體。上述發(fā)泡成型用組 合物可包含聚乳酸樹脂及發(fā)泡劑。
[0034] 上述聚乳酸樹脂作為由丙交酯或乳酸聚合而得的熱塑性聚酯，可通過使由在玉 米、土豆等中提取的淀粉發(fā)酵而成的乳酸或丙交酯聚合來制備。上述玉米、土豆等為可隨時 再生的植物資源，因此可從其中確保的聚乳酸樹脂可有效應(yīng)對石油資源枯竭引起的問題。 [0035]并且，聚乳酸樹脂具有如下環(huán)保特性:在使用或廢棄的過程中，與聚氯乙烯(PVC) 等石油基礎(chǔ)原材料相比，聚乳酸樹脂的c〇 2等環(huán)境有害物質(zhì)的排出量明顯少，當廢棄時，也 可在自然環(huán)境下，易于分解。
[0036]上述聚乳酸樹脂可區(qū)分為結(jié)晶質(zhì)聚乳酸(c-聚乳酸)樹脂和非晶質(zhì)聚乳酸(a-聚乳 酸)樹脂，根據(jù)需要，可使用單獨的結(jié)晶質(zhì)聚乳酸樹脂和非晶質(zhì)聚乳酸樹脂或者可使用共存 的結(jié)晶質(zhì)聚乳酸樹脂和非晶質(zhì)聚乳酸樹脂。
[0037] 上述聚乳酸樹脂可包含選自由L-聚乳酸、D-聚乳酸、L，D_聚乳酸及它們的組合組 成的組中的至少一種。
[0038]作為上述發(fā)泡劑，可無限制地使用化學(xué)發(fā)泡劑、物理發(fā)泡劑等公知的發(fā)泡劑。具體 地，化學(xué)發(fā)泡劑可包含選自由偶氮二甲酰胺、p，p'-氧代雙苯磺酰肼、對甲苯磺酰肼、苯磺酰 肼及它們的組合組成的組中的至少一種，物理發(fā)泡劑可包含選自由二氧化碳（carbon dioxide)、氮(nitrogen)等的非活性氣體以及丁燒(butane)、戊燒(pentane)等的碳氫化合 物氣體(hydro carbon)及它們的組合組成的組中的至少一種。
[0039] 相對于100重量份的上述聚乳酸樹脂，可包含約0.1至約10重量份的上述發(fā)泡劑。 通過使用上述含量比的發(fā)泡劑，可取得規(guī)定的發(fā)泡效果及強度。
[0040] 相對于100重量份的上述聚乳酸樹脂，上述發(fā)泡成型用組合物可包含約0.1至約20 重量份的添加劑，上述添加劑為選自由成核劑、擴鏈劑、交聯(lián)助劑、增塑劑、發(fā)泡助劑、抗靜 電劑、抗氧化劑及它們的組合組成的組中的至少一種。
[0041] 上述增塑劑起到提高加工性的作用。例如，作為上述增塑劑，可使用檸檬酸、檸檬 酸酯等，但并不局限于此。
[0042] 上述發(fā)泡助劑起到有助于發(fā)泡反應(yīng)可順利進行的作用。例如，上述發(fā)泡助劑可以 為新癸酸鋅鹽（zinc neodecanoate)、新癸酸鉀鹽(potassium neodecanoate)、2_乙基己酸 鋅等，但并不局限于此。
[0043] 可通過公知的方法來進行上述發(fā)泡成型，具體地，能夠以上述發(fā)泡成型用組合物 體積的約2至約50倍進行發(fā)泡成型。
[0044] 可通過公知的方法來進行上述電子束的照射，并不局限于特定的方法。
[0045] 通過上述電子束的照射使上述聚乳酸發(fā)泡體進行交聯(lián)來固定形態(tài)，因此在照射電 子束之前進行成型之后，可通過照射電子束來制備所需的形狀的上述聚乳酸發(fā)泡成型體。
[0046] 在一實例中，首先，在以片狀進行擠出成型之后，通過進行發(fā)泡來制備第一發(fā)泡 體，對以片狀進行擠出成型的上述第一發(fā)泡體進行加熱，來以所需的形狀進行第二次熱成 型，接著，向熱成型的發(fā)泡體照射電子束，來可制備上述聚乳酸發(fā)泡成型體。
[0047]上述第一發(fā)泡體可在約120°C至約200°C溫度下，使用化學(xué)發(fā)泡劑來進行發(fā)泡成 型，在使用物理發(fā)泡劑來進行擠出發(fā)泡的情況下，即使沒有追加工序，也可在擠出機模的端 部連續(xù)地進行發(fā)泡。
[0048] 上述第二次熱成型的溫度可以為約80 °C至約150 °C。
[0049] 圖1表示上述一實例的聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法的簡要流程圖。如圖1所示， 可通過執(zhí)行以下步驟來制備聚乳酸發(fā)泡成型體:步驟(a)，先通過擠出及發(fā)泡來取得片狀的 第一發(fā)泡體;步驟(b)，對上述片狀的第一發(fā)泡體進行熱成型；以及步驟(c)，對通過上述熱 成型來取得的發(fā)泡成型體進行電子束交聯(lián)。
[0050] 以下，記載本發(fā)明的實施例及比較例。這種實施例只是本發(fā)明的一實施例，本發(fā)明 不局限于以下實施例。
[0051 ] 實施例 [0052] 實施例1
[0053] 在本實施例中，向串聯(lián)發(fā)泡擠出機(tandem foam extruder)注入物理發(fā)泡劑，來 連續(xù)地進行發(fā)泡擠出成型。所使用的串聯(lián)發(fā)泡擠出機為40_規(guī)格的單軸擠出機(第一擠出 機)和65mm規(guī)格的單軸擠出機(第二擠出機），是在第一擠出機中間加工有氣體注入口，以便 于可注入物理發(fā)泡劑的形態(tài)。
[0054]在攪拌機中，對100重量份的聚乳酸樹脂(NatureWorks)、作為成核劑的0.5重量份 的滑石(talc)、作為擴鏈劑的0.7重量份的改性苯乙烯丙烯酸樹脂(改性苯乙烯丙烯酸聚合 物(modified styrene acrylic polymers)，由巴斯夫(BASF)公司制備而成）、作為交聯(lián)助 劑的1重量份的三稀丙基異氰脲酸酯（triallylisocyanurate)進行混合后，使用串聯(lián)擠出 機進行了擠出成型。此時，向擠出機內(nèi)供給作為物理發(fā)泡劑的5重量份的二氧化碳來制備了 發(fā)泡片，以實現(xiàn)連續(xù)發(fā)泡擠出。
[0055] 對發(fā)泡片進行熱成型（thermoforming process)來制備成托盤產(chǎn)品形態(tài)。當利用 紅外線加熱器（IR Heater)來進行加熱時，發(fā)泡片的表面溫度為約90°C，加熱時間為15秒 鐘，之后，通過具有185_ X 135_ X 25mm規(guī)格的托盤形狀的模具來對發(fā)泡托盤進行了成型。
[0056] 對熱成型的發(fā)泡托盤進行電子束交聯(lián)，來完成了交聯(lián)的發(fā)泡成型體。
[0057] 比較例1
[0058] 在實施例1中，沒有添加交聯(lián)助劑，最后也沒有進行電子束交聯(lián)，除此之外，以與上 述實施例1相同的方法制備了發(fā)泡成型體。
[0059]
[0060] 實驗例1:熱變形溫度評價
[0061] 為了評價產(chǎn)品的耐熱性，測定了發(fā)泡托盤開始發(fā)生變形的溫度。將強制對流烘箱 (forced convection oven)的溫度從25°C每次增加5°C，將實施例1的產(chǎn)品和比較例1的產(chǎn) 品放入強制對流烘箱5分鐘，并測定了開始發(fā)生收縮、尺寸變化、彎曲等外形上的變化的溫 度，其結(jié)果如表1所示。
[0062] 實驗例2:重均分子量的測定
[0063]利用凝膠滲透色譜法來測定了實施例1及比較例1的發(fā)泡成型體的重均分子量。在 測定過程中所使用的設(shè)備為安捷倫科技（Agi 1 ent Techno 1 ogies)公司的1200系列 (series)。在切割5mg的樣品后，利用50ml的氯仿(chloroform)溶劑使樣品完全溶解24小時 后，利用氣孔大小(pore size)為0.45μπι的過濾器進行過濾。然后，使用凝膠滲透色譜儀來 測定了重均分子量，其結(jié)果如下列表1所示。
[0064] 表 1
[0065]
L〇〇66」如上述表1所示，實施例1的聚乳酸發(fā)泡成型體的重均分于量隨看電于束交聯(lián)而增 加，由此，可確認聚乳酸發(fā)泡成型體的耐熱性優(yōu)秀。
[0067]以上，詳細說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本發(fā)明的發(fā)明要求保護范圍并不局限 于此，利用在以下發(fā)明要求保護范圍中定義的本發(fā)明的基本概念由本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員進行的各種變形及改良方式也屬于本發(fā)明的發(fā)明要求保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，熱變形溫度為80至110°C。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，包含重均分子量為300000以 上的聚乳酸。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，所述聚乳酸發(fā)泡成型體向由 聚乳酸發(fā)泡成型用組合物形成的第一發(fā)泡體照射電子束，并進行交聯(lián)來制備而成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，所述聚乳酸發(fā)泡成型體由包 含100重量份的聚乳酸樹脂及0.1至10重量份的發(fā)泡劑的發(fā)泡成型用組合物發(fā)泡而成。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，所述聚乳酸樹脂包含選自由 L-聚乳酸、D-聚乳酸、L，D-聚乳酸及它們的組合組成的組中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，所述發(fā)泡劑包含化學(xué)發(fā)泡劑 或物理發(fā)泡劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，所述化學(xué)發(fā)泡劑能夠包含選 自由偶氮二甲酰胺、P，P'_氧代雙苯磺酰肼、對甲苯磺酰肼、苯磺酰肼及它們的組合組成的 組中的至少一種，所述物理發(fā)泡劑包含選自由非活性氣體、碳氫化合物氣體及它們的組合 組成的組中的至少一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，所述發(fā)泡成型用組合物還包 含選自由成核劑、擴鏈劑、交聯(lián)助劑、增塑劑、發(fā)泡助劑、抗靜電劑、抗氧化劑及它們的組合 組成的組中的至少一種添加劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚乳酸發(fā)泡成型體，其特征在于，所述聚乳酸發(fā)泡成型體以所 述發(fā)泡成型用組合物的體積的2至50倍發(fā)泡成型而成。10. -種聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法，其特征在于，包括： 使聚乳酸發(fā)泡成型用組合物進行發(fā)泡來形成第一發(fā)泡體的步驟；以及 向所述第一發(fā)泡體照射電子束，并進行交聯(lián)的步驟。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法，其特征在于，所述第一發(fā)泡 體以片狀進行擠出成型之后，通過進行發(fā)泡來取得。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法，其特征在于，還包括如下步 驟:對以片狀進行擠出成型的所述第一發(fā)泡體進行加熱，來以所需的形狀進行第二次熱成 型。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的聚乳酸發(fā)泡成型體的制備方法，其特征在于，在進行所述第 二次熱成型之后，向熱成型的發(fā)泡體照射電子束。
【文檔編號】C08J9/04GK105916925SQ201580004380
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月20日
【發(fā)明人】全昺朱, 李應(yīng)基, 崔哲準, 金明姬, 金志紋, 池升昱
【申請人】樂金華奧斯有限公司