包含聚乳酸树脂的聚丙烯树脂组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种聚丙烯/聚乳酸树脂组合物，其包含聚丙烯树脂、聚乳酸树脂、反应性相容剂、任选冲击改性剂和无机填料，该组合物具有出色的耐热性、抗冲击性和挠曲模量。
【专利说明】包含聚乳酸树脂的聚丙烯树脂组合物
【技术领域】
[0001]本发明涉及包含聚乳酸树脂的聚丙烯树脂组合物(下文中称为“聚丙烯/聚乳酸树脂组合物”)，特别涉及包含聚丙烯树脂、聚乳酸树脂、反应性相容剂、任选冲击改性剂和无机填料的聚丙烯/聚乳酸树脂组合物，其具有出色的耐热性、抗冲击性和挠曲模量。
【背景技术】
[0002]随着油品枯竭或全球变暖的问题的增长，对包括二氧化碳的温室气体排放的控制变得势在必行。在这方面，为了代替例如来自油类资源的聚合物材料，建立了寻求来自生物质的生态友好树脂的途径。
[0003]在那些生态友好的树脂中，聚乳酸是通过来自玉米淀粉发酵的乳酸聚合制备的脂肪族聚酯。聚乳酸是可生物降解的聚合物，与其他生态友好的塑料材料相比，其具有出色的机械性能，并且便宜且无害，因此它的的应用逐渐扩展到多个领域，例如包括食品容器、一次性产品，例如塑料包装和婴儿产品等。但是，与其他多用途聚合物相比，聚乳酸差的耐热性和抗冲击性使得它的应用非常有限。因此，为弥补聚乳酸的这些缺陷，进行了研究，使其与具有出色耐热性的聚烯烃共混。聚烯烃中，比聚乙烯具有更好的耐热性的聚丙烯可以有利地用于改进聚乳酸的耐热性，但是所述的两种聚合物具有不同的极性且因此相互之间并不相容。在这方面，主要使用的是包括使用相容剂的方法。
[0004]韩国的公开专利申请N0.10-2012-0044799提出了一种通过添加0.5_10重量份的聚丙烯-马来酸酐共聚物或聚乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物作为用于聚丙烯和聚乳酸的相容剂而具有改进的耐热性和抗冲击性的树脂组合物，但是，它公开了仅当在110°c下进行2小时的退火时才获得高的热挠曲温度(HDT)。不进行退火，它的实例显示出78.3°C和75.4°C的HDT。在整个制造过程中，用于工厂内制备过程的时间是非常重要的要素之一，并且将用于退火的温度提高到110°C (高于聚乳酸的玻璃化转变温度)会导致最终产品的变形。此外，由于合金结晶的进展，可发生尺寸上的改变。因此，通过这种合金的熟化(aging)处理实际上难以获得期望的最终产品。
[0005]韩国的公开专利申请N0.10-2011-0048125提出了一种适用于生活用的容器的包含聚乳酸的聚合性合金组合物，通过使用具有至少一个能够与聚乳酸反应的官能团和至少一个乙烯基团的化合物作为相容剂，而具有出色的吹塑性质和抗冲击性。其中使用的相容剂是基于乙烯的共聚物，例如乙烯_(甲基)丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙烯_(甲基)丙烯酸缩水甘油酯-乙酸乙烯酯共聚物。包含聚乳酸的聚合物合金组合物的特征在于改进的熔体粘度、冲击强度和伸长率，但是它根本没有考虑到热挠曲温度。
[0006]US公开专利申请N0.US2010/0160564A1提出了一种包含聚丙烯、聚乳酸和的弹性体的复合树脂组合物，其中特别使用具有环氧基团的乙烯聚合物作为相容剂，该复合树脂组合物具有出色的冲击强度。但是，没有任何有关热挠曲温度的描述。
[0007]发明概述
[0008]本发明的目的在于提供一种甚至没有熟化步骤就具有出色平衡的机械性能和高耐热性聚丙烯/聚乳酸树脂组合物。
[0009]本发明的详细描述
[0010]设计用于实现上述目的的本发明提供了一种聚丙烯/聚乳酸树脂组合物，其包含(A) 40-80重量份的聚丙烯树脂，(B) 10-45重量份的聚乳酸树脂和(C) 3_30重量份的反应性相容剂。
[0011]本发明的树脂组合物可以进一步包含(D) 20重量份或更少的冲击改性剂和(E) 20重量份或更少的无机填料。
[0012]下文中，进一步如下详细描述包含在本发明的聚丙烯/聚乳酸树脂组合物中的组分。
[0013](A)聚丙烯树脂
[0014]对于聚丙烯树脂，可以使用选自由丙烯均聚物、丙烯嵌段共聚物和丙烯无规共聚物组成的组中的至少一种，其中它的熔融指数优选为0.5-30g/10分钟(ASTM D1238，230°C，2.16kg)。在这些聚丙烯中，在耐热性方面优选丙烯均聚物，且更优选可以赋予平衡的耐热性和抗冲击性的丙烯嵌段共聚物。
[0015]聚丙烯树脂优选以40-80重量份的量使用，其中当聚丙烯树脂的量少于40重量份时，用于主基质材料中的聚丙烯树脂的含量低，而聚乳酸树脂的含量高，并且因此耐热性变得显著降低；同时，当聚丙烯树脂的量大于80重量份时，由于降低的聚乳酸含量，它不能归类于生态友好树脂。
[0016](B)聚乳酸树脂
[0017]用于本发明中的聚乳酸树脂是脂肪族聚酯树脂，其是由来源于玉米淀粉或马铃薯淀粉的乳酸缩聚或丙交酯开环聚合合成的可生物降解的聚合物。
[0018]作为上述聚乳酸树脂，优选使用选自由聚-L-乳酸、聚-D-乳酸和聚-(D，L)-乳酸组成的组中的至少一种。具有高光学纯度的聚乳酸树脂是优选的，且具有95%或更高的光学纯度的聚乳酸树脂是特别优选的，这是因为当光学纯度较高时，结晶速度变得更快且耐热性变得更好。
[0019]虽然用于本发明的聚乳酸树脂的分子量或其分子量分布没有特别的限制，只要可能进行注射成型即可，但是重均分子量优选在50，000-400，OOOg/mol的范围内，且更优选为100，000-400，OOOg/mol以便进一步提高得到的成型制品的机械强度。
[0020]基于全部的树脂组合物的总重量，聚乳酸树脂优选以10-45重量份的量使用，其中当聚乳酸的量少于10重量份时，它仅具有非常少的生物质并且因此并不是那么生态友好的；同时，当聚乳酸的量多于45重量份时，由于相对降低的聚丙烯含量和增加的聚乳酸含量，其会发生相反转，由此聚乳酸变为基质，导致耐热性显著降低。
[0021](C)反应性相容剂
[0022]两种不相容的聚合物的共混通常具有大尺寸的分散相且界面之间的粘附弱，因此其具有降低的机械性能。同样的，由于非极性的聚丙烯树脂和极性的聚乳酸树脂之间的极性差异，相容性降低。在这方面，可以将反应性相容剂引入其中以便改进两种聚合物的相容性以及机械性能。
[0023]用于本发明中的反`应性相容剂指的是具有可以与聚乳酸树脂末端的羟基基团或羧基基团反应的化学官能团的聚合物。[0024]对于反应性相容剂，可以使用通过以下通式表示的聚丙烯接枝共聚物，其具有能
够与聚乳酸末端的羟基基团或羧基基团反应的化学官能团:
[0025]
【权利要求】
1.一种聚丙烯树脂组合物，其包含(A) 40-80重量份的聚丙烯树脂，(B) 10-45重量份的聚乳酸树脂，和(C)3-30重量份的通过以下通式表示的反应性相容剂:
2.根据权利要求1的聚丙烯树脂组合物，其进一步包含(D)20重量份或更少的冲击改性剂和(E) 20重量份或更少的无机填料。
3.根据权利要求1或2的聚丙烯树脂组合物，其中聚丙烯树脂是选自由丙烯均聚物、丙烯嵌段共聚物和丙烯无规共聚物组成的组中的至少一种，其中聚丙烯树脂的熔融指数优选为 0.5-30g/10 分钟(ASTM D1238, 230°C, 2.16kg)。
4.根据权利要求1或2的聚丙烯树脂组合物，其中聚乳酸树脂是选自由聚-L-乳酸、聚-D-乳酸和聚(D，L)-乳酸组成的组中的至少一种，其中聚乳酸的重均分子量在50，000-400，000g/mol 的范围内。
5.根据权利要求1或2的聚丙烯树脂组合物，其中反应性相容剂是选自由聚丙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝共聚物、聚丙烯-N-(羟烷基)马来酰亚胺接枝共聚物、聚丙烯-N-(羧基烷基)马来酰亚胺接枝共聚物和聚丙烯-N-(氨基烷基)马来酰亚胺接枝共聚物组成的组中的至少一种。
6.根据权利要求2的聚丙烯树脂组合物，其中冲击改性剂是选自由无定形乙烯-a-烯烃共聚物、乙烯丙烯二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯热塑性弹性体和丙烯酸类共聚物组成的组中的至少一种。
7.根据权利要求2的聚丙烯树脂组合物，其中无机填料是选自由滑石、粘土、碳酸钙、玻璃纤维、云母、硅灰石和二氧化硅组成的组中的至少一种。
8.根据权利要求1或2的聚丙烯树脂组合物，其中组合物在熟化前的热挠曲温度(ASTMD648)为90°C或更高。
【文档编号】C08L67/04GK103665539SQ201310398743
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2012年9月5日
【发明者】郑镇成, 李度勋, 李泳周 申请人:三星Total株式会社