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      耐熱聚乳酸共混物成型制品的制作方法

      文檔序號:4429048閱讀:165來源:國知局

      專利名稱::耐熱聚乳酸共混物成型制品的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      :本發(fā)明涉及一種耐熱聚乳酸共混物成型品。
      背景技術(shù)
      :近年來,由于聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龍等聚合物越來越多的應(yīng)用于商品包裝盒、各種盛裝容器以及食品內(nèi)包裝等,因此其消耗量逐年增加。與此相對應(yīng)的是,使用后的聚合物廢棄物的數(shù)量也在不斷的增加,并且對這些廢棄物的處理一一焚燒和掩埋,帶來了各種各樣的環(huán)境問題。對環(huán)境保護的日益關(guān)注導(dǎo)致對可生物降解性聚合物及其制品的需求逐漸增大,這些聚合物及其制品在處于自然環(huán)境時能夠分解,人們己經(jīng)投入了巨大的努力去研究脂肪族聚酯和其它的可生物降解性樹脂。其中,聚乳酸由于具有相對較高的熔點以及相對較高的機械性能,在工業(yè)上被廣泛的應(yīng)用。聚乳酸作為食品、飲料用容器、托盤等以及商品外包裝盒,除了要求具有較高的透明度以外,還要具有一定的耐熱性,以防止在運輸途中或使用過程中溫度突然升高所帶來的制品變形以及透明性的降低等,影響制品的繼續(xù)使用。但是,聚乳酸本身的性質(zhì)決定它的耐熱性相對較低,目前人們普遍認為有兩種方法來提高聚乳酸的耐熱性一一雙向拉伸結(jié)晶或加入大量的填料。雙向拉伸聚乳酸膜的制備,需要龐大的設(shè)備費用以及專業(yè)的技術(shù)人員。而通過加入填料而提高耐熱性的方法,很容易導(dǎo)致成型品透明性的顯著降低。在日本專利2000-008349中提出了一種通過雙向拉伸制備的耐熱性聚乳酸貼窗膜。通過雙向拉伸而結(jié)晶的聚乳酸膜雖然具有一定的耐熱性,但是雙向拉伸法的方法無法制備較厚的膜/片材,且雙向拉伸膜的生產(chǎn)需要龐大的設(shè)備和廠房以及人力投資。更進一步來說,雙向拉伸膜由于已經(jīng)部分或完全結(jié)晶,不便于二次成型。
      發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服普通聚乳酸成型品耐熱性差的弱點,提供一種具有較好的耐熱性的耐熱聚乳酸共混物成型制品。本發(fā)明的目的可以通過以下的手段得到一種耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征是是由每100重量份聚乳酸與0.110重量份高嶺土共混而形成。上述聚乳酸是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸立構(gòu)復(fù)合物或者是它們之間的混合物。聚乳酸的熔點為120~185°C,重均分子量為2萬80萬。上述高嶺土是以高嶺石或多水高嶺石作為主成分的高嶺石簇礦物。上述聚乳酸共混物的共混方法可以是熔融共混、機械共混等或它們的組合。可以通過高速混合機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、密煉機等機械而實現(xiàn)。一種聚乳酸共混物的成型品,由上述聚乳酸共混物在成型時和/或成型后通過熱處理得到。具體的說,先釆用流延成型、壓延成型、注塑成型、吹塑成型或熱壓成型等的方法將聚乳酸共混物熔融成型,再經(jīng)過成型中和/或成型后的熱處理得到。上述成型品的厚度為0.025mm。熱處理的溫度范圍為80-150°C,優(yōu)選100-130°C。熱處理的時間為2秒到10分鐘,優(yōu)選10-120秒。本發(fā)明的目的具體可以通過以下措施來達到通過每100重量份聚乳酸與下述0.1~10重量份的高嶺土通過共混而形成共混物。作為本發(fā)明中的聚乳酸共混物中的聚乳酸,以L-乳酸和/或D-乳酸作為主成分,可以是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸均聚物與聚乳酸共聚物的共混物、聚乳酸立構(gòu)復(fù)合物(stereocomplex)、聚乳酸立構(gòu)復(fù)合物與聚乳酸均聚物和/或聚乳酸共聚物的共混物。L-乳酸單元和D-乳酸單元的構(gòu)成摩爾比沒有特別的限制,可以在100/0~0/100的范圍內(nèi)選擇。但為了保證聚乳酸的熔點,優(yōu)選L-乳酸單元和D-乳酸單元中的任何一種的含量在90mol。/。以上。作為本發(fā)明中的聚乳酸共混物中的高嶺土,是以高嶺石或多水高嶺石作為主成分的高嶺石簇礦物,除高嶺石簇礦物外,還可以有蒙脫石、伊利石、葉臘石、石英和長石等其它礦物伴生,其主要成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為mAl203nSi02lH20(l,m,n為整數(shù)或非整數(shù)),除主成分之外,還可以含有Fe203、Ti02以及微量的K20、Na20、CaO和MgO。優(yōu)選質(zhì)地較白,雜質(zhì)較少的高嶺土。本發(fā)明中所述的共混方法可以是熔融共混、機械共混等或它們的組合。可以通過高速混合機、單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機、密煉機等機械而實現(xiàn)。本發(fā)明所述的成型品可以是將所述聚乳酸共混物經(jīng)熔融、成型后得到的具有規(guī)則形狀或不規(guī)則形狀的、厚度為0.15mm的聚乳酸膜/片材/瓶狀/桶狀/盒狀成型品,或是將乳酸膜/片材/瓶狀/桶狀/盒狀成型品再次成型而得到的其他成型品。本發(fā)明所述的熱處理,可以在鼓風(fēng)烘箱、真空烘箱,隧道烘箱等具有加熱功能的密閉或半密閉設(shè)備中進行,進行熱處理時成型品的邊緣應(yīng)被固定以防止熱收縮的影響。本發(fā)明中的聚乳酸共混物及其成型品克服了聚乳酸耐熱性差的弱點,與普通聚乳酸成型品相比、具有更好的耐熱性。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。附圖是本發(fā)明評價耐熱性試驗裝置。具體實施例方式實施例/比較例中的熱處理和評價測試方法。熱處理將壓制好的薄膜用夾子固定在鋼框上,在預(yù)先設(shè)定好溫度并恒溫一段時間的鼓風(fēng)烘箱或隧道烘箱內(nèi),加熱10120秒。所述溫度的范圍為差示掃描量熱儀(DSC)測得的結(jié)晶起始溫度以上熔點以下。熱變形溫度把壓制好的膜裁成lcm寬,5cm長的樣條,固定在如圖(附圖)所示的樣品臺上,放入事先升溫到65。C的鼓風(fēng)烘箱(ESPEC)內(nèi),放置IO分鐘,觀察樣條的變形程度,彎曲程度在10°(樣條與水平方向的夾角)以內(nèi)的評價為"◎",彎曲程度在10-25°的評價為"△",彎曲程度在25°以上的評價為"X"。對于評價為"◎"、"A"的樣條,使用上面的方法在80°C、IO(TC繼續(xù)觀察并評價耐熱性。實施例(1)將聚乳酸(4032D,Natureworks)置于真空烘箱中,80。C干燥10小時后,與高嶺土(主要化學(xué)成分是AL20rSi02)按100:0.5(重量份)進行預(yù)混合后,通過雙螺桿擠出機共擠出、造粒。所述雙螺桿擠出機的進料段溫度為17(TC,其余各段溫度為21(TC,擠出過程中抽真空排氣。造粒好的混合物在真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,使用手動式熱壓機壓制成膜。熱壓機的溫度為20(TC,熔融時間為3min,保壓時間為30秒。壓制好的熔體用冰水混合物淬冷后,制得厚度約為0.5mm的膜。薄膜充分干燥后,用鋼框和夾子固定后,置于鼓風(fēng)烘箱中進行熱處理。熱處理溫度為120°C,熱處理時間為60秒。實施例(2)將聚乳酸(4032D,Natureworks)置于真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,與高嶺土(主要化學(xué)成分是AL2OrSi02)按100:5(重量份)進行預(yù)混合后,通過雙螺桿擠出機共擠出、造粒。所述雙螺桿擠出機的進料段溫度為17(TC,其余各段溫度為21(TC,擠出過程中抽真空排氣。造粒好的混合物在真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,使用手動式熱壓機壓制成膜。熱壓機的溫度為20(TC,熔融時間為3min,保壓時間為30秒。壓制好的熔體用冰水混合物淬冷后,制得厚度約為0.5mm的膜。薄膜充分干燥后,用鋼框和夾子固定后,置于鼓風(fēng)烘箱中進行熱處理。熱處理溫度為120°C,熱處理時間為60秒。比較例(1)將聚乳酸(4032D,Natureworks)置于真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,使用手動式熱壓機壓制成膜。熱壓機的溫度為20(TC,熔融時間為3min,保壓時間為30秒。壓制好的熔體用冰水混合物淬冷后,制得厚度約為O.5mm的膜。薄膜充分干燥后,用鋼框和夾子固定后,置于鼓風(fēng)烘箱中進行熱處理。熱處理溫度為120°C,熱處理時間為60秒。比較例(2)將聚乳酸(4032D,Natureworks)置于真空烘箱中,80。C干燥10小時后,與水鎂石(主要化學(xué)成分是Mg(OH)2)按100:0.5(重量份)進行預(yù)混合后,通過雙螺桿擠出機共擠出、造粒。所述雙螺桿擠出機的迸料段溫度為17(TC,其余各段溫度為21(TC,擠出過程中抽真空排氣。造粒好的混合物在真空烘箱中,8(TC千燥10小時后,使用手動式熱壓機壓制成膜。熱壓機的溫度為20(TC,熔融時間為3min,保壓時間為30秒。壓制好的熔體用冰水混合物淬冷后,制得厚度約為0.5mm的膜。薄膜充分干燥后,用鋼框和夾子固定后,置于鼓風(fēng)烘箱中迸行熱處理。熱處理溫度為120°C,熱處理時間為60秒。比較例(3)將聚乳酸(4032D,Natureworks)置于真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,與水鎂石(Mg(OH)2)按100:3(重量份)進行預(yù)混合后,通過雙螺桿擠出機共擠出、造粒。所述雙螺桿擠出機的進料段溫度為17(TC,其余各段溫度為21(TC,擠出過程中抽真空排氣。造粒好的混合物在真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,使用手動式熱壓機壓制成膜。熱壓機的溫度為200。C,熔融時間為3min,保壓時間為30秒。壓制好的熔體用冰水混合物淬冷后,制得厚度約為0.5mm的膜。薄膜充分干燥后,用鋼框和夾子固定后,置于鼓風(fēng)烘箱中進行熱處理。熱處理溫度為12CTC,熱處理時間為60秒。比較例(4)將聚乳酸(4032D,Natureworks)置于真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,與滑石粉(2500目)按100:0.5(重量份)進行預(yù)混合后,通過雙螺桿擠出機共擠出、造粒。所述雙螺桿擠出機的進料段溫度為no'c,其余各段溫度為21(TC,擠出過程中抽真空排氣。造粒好的混合物在真空烘箱中,8(TC干燥10小時后,使用手動式熱壓機壓制成膜。熱壓機的溫度為20(TC,熔融時間為3min,保壓時間為30秒。壓制好的熔體用冰水混合物淬冷后,制得厚度約為0.5,的膜。薄膜充分干燥后,用鋼框和夾子固定后,置于鼓風(fēng)烘箱中進行熱處理。熱處理溫度為120°C,熱處理時間為60秒。測試上述熱處理后薄膜的耐熱性,結(jié)果如下表。9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>通過對比以上的實施例和比較例,本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)純的聚乳酸薄膜,即使通過熱處理,也不具有65"C的耐熱性(比較例1)。而當(dāng)聚乳酸薄膜中含有無機物高嶺土(主要化學(xué)成分是AL203-SI02)時,通過本發(fā)明所主張的熱處理方法進行熱處理,在65'C的耐熱性能夠得到改善(實施例l、2)。而將其它無機化合物水鎂石、滑石粉等添加到聚乳酸中,其耐熱性與純的聚乳酸膜一樣,并沒有得到提高(比較例2、3、4)。權(quán)利要求1、一種耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征是所述聚乳酸共混物成型制品中的聚乳酸共混物是由每100重量份聚乳酸與0.1~10重量份高嶺土共混而形成。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征是所述聚乳酸是結(jié)晶性聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸立構(gòu)復(fù)合物或者是它們之間的混合物。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征是所述高嶺土是以高嶺石或多水高嶺石作為主成分。4、根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征是是由聚乳酸共混物在成型時和/或成型后通過熱處理得到。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征在于所述的成型制品厚度為0.025mm。6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征在于熱處理的溫度范圍為80-15(TC。7、根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐熱聚乳酸共混物成型制品,其特征在于熱處理的時間范圍為2秒-10分鐘。全文摘要本發(fā)明公開了一種耐熱聚乳酸共混物成型制品,所述該共混物是由100重量份聚乳酸與0.1~10重量份高嶺土共混而形成,由上述聚乳酸共混物在成型時和/或成型后通過熱處理所得到成型品具有良好耐熱性。文檔編號B29B13/02GK101314669SQ20071002311公開日2008年12月3日申請日期2007年6月1日優(yōu)先權(quán)日2007年6月1日發(fā)明者天夏,征徐,賴錚錚申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司
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