包含热塑性淀粉的聚烯烃组合物的制作方法_3

文档序号:9277858阅读:来源:国知局
至45%的结晶度。该颗粒的尺寸可W取决于淀 粉的来源而变化。例如,玉米淀粉通常具有约5ym至约40ym的粒度直径,而±豆淀粉通 常具有约50ym至约100ym的粒度直径。
[0075] 该"天然"形式的淀粉也可W经化学改性。化学改性淀粉包括但不限于氧化淀粉、 離化淀粉、醋化淀粉、交联淀粉或该些化学改性的组合(例如離化且醋化淀粉)。通常通过 使淀粉的哲基与一种或更多种试剂反应来制备化学改性淀粉。反应的程度,通常被称为取 代度值巧,可W显著改变改性淀粉相比于相应的天然淀粉的物理化学性质。DS对于天然淀 粉被指定为0,而对于完全取代的改性淀粉可W高达3。根据取代基的类型和DS,化学改性 淀粉可W显示出相对于天然淀粉显著不同的亲水/疏水性。
[0076] 天然淀粉和化学改性淀粉两者通常都表现出差的热塑性。为了改善该性能,可W 通过本领域公知的方式将淀粉转化成TPS。例如,可W将天然或化学改性淀粉与一种或更多 种增塑剂烙融处理。多元醇通常在TPS的制造中用作增塑剂。
[0077] 因此,本文中提及TPS的wt. %旨在包括TPS的淀粉成分和增塑剂成分两者的总体 质量。
[0078]TPS可W来自于其的淀粉包括但不限于玉米淀粉、上豆淀粉、小麦淀粉、大豆淀粉、 木馨淀粉、高直链淀粉或其组合。
[0079] 在淀粉经化学改性的情况下,通常其是被離化或醋化。合适的離化淀粉包括但不 限于用己基和/或丙基取代的淀粉。合适的醋化淀粉包括但不限于用己酷基、丙酷基和/ 或了酷基取代的淀粉。
[0080] 在本发明的一个实施方案中,用于制备TPS的淀粉是玉米淀粉或具有DS> 0. 1的 玉米淀粉己酸醋。
[0081]TPS通常还包含一种或更多种多元醇增塑剂。合适的多元醇包括但不限于;甘油、 己二醇、丙二醇、二己二醇、二丙二醇、=己二醇、=丙二醇、聚己二醇、聚丙二醇、1,2-丙二 醇、1,3-丙二醇、1,2-了二醇、1,3-了二醇、1,4-了二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,5-己 二醇、1,2,6-己=醇、1,3,5-己=醇、新戊二醇、=哲甲基丙烷、季戊四醇、甘露糖醇、麦芽 糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤薛糖醇,及其己酸醋、己氧基化和丙氧基化衍生物。
[0082] 在一个实施方案中,TPS包含甘油和/或山梨糖醇增塑剂。
[0083]TPS的增塑剂含量通常是相对于淀粉组分和增塑剂组分的结合质量的约5wt. % 至约50wt. %,例如约lOwt. %至约40wt. %,或约lOwt. %至约30wt. %。
[0084] 在物理共混物的形式中,根据本发明的组合物可W包含TPS和/或用于制造TPS 的构成组分。在组合物包含制造TPS的构成组分的情况下,应当理解在烙融混合组合物时 TPS的构成组分将在原位被转化成TPS。换言之,旨在于烙融混合期间将物理共混物中的任 何TPS的构成组分都基本上转化成TPS。
[0085] 根据本发明的聚締姪组合物通常包含约5wt. %至约70wt. %,例如约lOwt. %至 约60wt. %或20wt. %至约50wt. %的量的TPS和/或其构成组分。
[0086] 可具有聚締姪、两亲聚合物增容剂和热塑性淀粉的母料的形式提供或使用 TPS和/或其构成组分。在该种情况下,将使用约30wt. %至约80wt. %,例如约40wt. %至 约80wt. %或50wt. %至约80wt. %的量的TPS和/或其构成组分。
[0087] 根据本发明的组合物还包含两亲聚合物增容剂。表达"两亲聚合物"意指具有亲 水性和疏水性两者的聚合物。该样的性质可W例如来自具有疏水骨架和W悬挂式共价附接 于其上的亲水部分的聚合物、具有一种或更多种亲水嵌段和一种或更多种疏水嵌段的嵌段 共聚物结构,或来自包含亲水单体和疏水单体两者聚合残基的无规或统计共聚物。
[0088] 两亲聚合物在组合物中作为增容剂起作用。本文中"增容剂"表示两亲聚合物用 于降低在组合物烙融混合形式中不互溶的聚締姪相和TPS相之间的界面张力并且促进该 聚締姪相和TPS相的解禪。
[0089] 本领域技术人员将理解(1)聚締姪将提供相对疏水的相而WS将提供相对亲水的 相,并且(2)呈现具有高界面张力的多相形态的聚合物组合物易于表现出差的物理和机械 性能。因此,根据本发明所使用的两亲聚合物增容剂W组合物的烙融混合形式起作用W使 不互溶的聚締姪相和TPS相之间的界面张力最小化。
[0090] 合适的两亲聚合物增容剂的实例包括己締丙締酸共聚物(EAA)、己締-己締醇共 聚物(EV0H)、己締-己酸己締醋共聚物巧VA)、聚己締-马来酸酢接枝共聚物、聚(己締丙 締酸-己締醇)(EAAVA)、聚(丙締酸)(PAA)、聚(甲基丙締酸)(PMA)、己締-甲基丙締酸共 聚物(EMAA)和聚(丙締酷胺-丙締酸)(PAAA)。
[0091] 根据本发明的聚締姪组合物通常包含约0.Iwt. %至约15wt. %,例如约0. 5wt. % 至约10巧*.%,约^^.%至约5%的量的两亲聚合物增容剂。
[0092] 可具有聚締姪和热塑性淀粉的母料的形式提供或使用两亲聚合物增容剂。在 该种情况下,将使用约Iwt. %至约30wt. %,例如约2wt. %至约15wt. %,或5wt. %至约 15wt. %的量的两亲聚合物增容剂。
[0093] 在一个实施方案中,两亲聚合物增容剂是EAA。本领域技术人员将理解EAA是己締 和丙締酸的共聚物。一般而言,共聚物的丙締酸含量将是约5%至20%,例如8%至15%。 所使用的EAA通常还将具有在190°C/2. 16kg下约lOg/10分钟至约20g/10分钟的烙体指 数。
[0094] 根据本发明的组合物还将包含铁栋桐酸盐。在组合物中铁栋桐酸盐可W作为促进 聚締姪氧降解的降解助剂起作用。
[0095] 本领域技术人员将理解聚締姪的氧降解通过在热和/或光的存在下使聚締姪暴 露于氧而发生。该过程被认为首先设及通过使聚合物暴露于光和/或热而在聚締姪骨架上 形成自由基物质。然后该自由基物质被认为与氧反应并且引起沿聚締姪骨架的氨过氧化物 质的形成。氨过氧化物质本身是相对稳定的。然而,降解助剂的存在可W加速氨过氧化物 质分解成氧自由基。氧自由基非常不稳定,并且迅速促进聚締姪的断链,导致其分子量的降 低并且因此导致聚合物的物理和机械性能的降低(即其降解)。
[0096] 所使用的铁栋桐酸盐可W呈栋桐酸铁(CAS/20259-32-9)或栋桐酸亚铁 (CAS/36215-91-5)的形式。
[0097] 铁栋桐酸盐是市售的,并且可W例如通过将氯化铁或氯化亚铁与栋桐酸(即十六 烧酸)反应而制备。
[0098] 栋桐酸的特别方便的来源是来自栋桐树的油(栋桐油、栋桐仁油或挪子油)。因 此,铁栋桐酸盐可W至少部分来自可再生资源。
[0099] 所使用的铁栋桐酸盐可W包含一种或更多种其他脂肪酸铁盐。例如,可W使用栋 桐油作为制备铁栋桐酸盐的原料。在该种情况下,铁栋桐酸盐的制造还可W产生一种或更 多种其他铁脂肪酸盐例如铁油酸盐。
[0100] 在铁栋桐酸盐与一种或更多种其他铁脂肪酸盐存在于组合物中的情况下,根据本 发明可W有利地使用该铁脂肪酸盐混合物。
[0101] 在一个实施方案中,由栋桐油制造所使用的铁栋桐酸盐。
[0102] 在一个实施方案中,所使用的铁栋桐酸盐如激光散射所测量的平均粒度为小于1 微米,例如约80皿至约800皿,或约80皿至约600皿。
[0103] 可W使用研磨法提供具有该样的期望粒度范围的铁栋桐酸盐。已发现提供具有 至少小于1微米的平均粒度的铁栋桐酸盐有利地促进了化合物的降解助剂活性,帮助该化 合物分散遍及烙融处理的组合物,并且增强控制聚締姪组合物开始剧烈降解的时间点的能 力。
[0104] 使用的/存在的铁栋桐酸盐的量取决于期望聚締姪组合物开始剧烈降解的时限 而变化。一般而言,根据本发明的聚締姪组合物将包含约O.Olwt. %至约4wt. %,例如约 0.Olwt. %至约2wt. %,约0.Olwt. %至约Iwt. %的量的铁栋桐酸盐。
[0105] 可具有聚締姪的母料的形式提供或使用铁栋桐酸盐。在该种情况下,将使用/ 存在约0. 5wt. %至约25wt. %,例如约2wt. %至约20wt. %或5wt. %至约15wt. %的量的 铁栋桐酸盐。
[0106] 本文中所使用的术语"降解作用"、"降解"、"经降解的"或其语法上的变形在聚締 姪组合物的上下文中旨在表示聚締姪的分子量通过氧降解过程而降低的过程。为了方便, 术语"降解作用"、"降解"、"经降解的"或其语法上的变形可W在本文中与术语"氧降解作 用"、"氧降解"、"经氧降解的"或其语法上的变形互换使用。
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