耐热、阻燃聚乳酸配混物的制作方法
【专利说明】
[0001] 优先权要求
[0002] 本申请要求于2012年10月17日提交的美国临时专利申请序列第61/715, 094号 (代理机构案卷号12012019)的优先权，其通过参考结合于此。
技术领域
[0003] 本发明涉及包含聚乳酸的新颖配混物，其具有提高的耐热性以改善该配混物在使 用过程中的结构完整性，以及阻燃性。
【背景技术】
[0004] 塑料制品已经取代玻璃、金属和木制品，因为可以对塑料进行加工而不会碎片、生 锈或者腐烂。塑料制品的耐用性还产生了处置两难性。而且，许多塑料树脂由石化产品制 得，其具有长期供应和成本方面的问题。
[0005] 因此，进行了大量努力来寻找生物衍生且可持续来源的热塑性树脂，优选降解或 堆肥以还解决处置两难性的那些。
[0006] 聚乳酸，也称作聚交酯或PLC，已经作为可替代石化来源树脂的来自生物可持续性 有机物的热塑性树脂进行开发。
[0007] PLA也需要通过添加阻燃剂，特别是非卤化阻燃剂来获得益处。
【发明内容】
[0008] 虽然聚乳酸是正在开发的三种最流行的源自生物树脂的优选的一种，但是它具有 明显的缺点，即相比于旨在用它进行替代的源自化石树脂，其具有差的热挠曲温度。
[0009] 热挠曲温度（HDT)是采用ASTM D648方案的挠曲负荷下，样品挠度的测量。挠曲 负荷可以是两种设定的任一种。出于本发明的目的，将使用66镑/平方英寸（psi)或455 千帕斯卡（kPa)进行热挠曲的比较测量。
[0010] 聚乳酸的问题在于，其在455kPa挠曲负荷下的热挠曲温度约为55°C或13Γ F。 换言之，在亚利桑那州夏天的汽车中，对于放置在座位上的手持式电子器件，或者作为汽车 内部地板上的食品袋内的含易腐烂食物的一片包装的情况下PLA不足够坚固以用作模塑 在车厢组件内用作热塑性树脂。
[0011] PLA的问题在于其不具有足够的耐热性，以允许将其考虑作为目前用于许多常用 塑料制品的源自化石的热塑性树脂的实际替代品。
[0012] 向PLA配混物添加阻燃剂会对其他性质，例如热挠曲温度造成负面影响。
[0013] 本领域所需的是一种耐热、阻燃的聚乳酸配混物，从而使得此类配混物可代替由 (通过进入泥土采矿或钻井获得的）石化源制成的热塑性树脂的耐热的热塑性配混物，同 时还提供可接受的、非卤代阻燃剂性质。
[0014] 在一些终端应用中，PLA的另一个问题在于它并非合适地是韧性的，即，耐冲击性。 即使是耐热的，脆性热塑性配混物也不适于商业应用。
[0015] 本发明通过如下方式解决了该问题：将PLA与特定量的滑石、间苯二酚二（二苯基 磷酸酯）作为非卤代阻燃剂，以及任选的冲击改性剂混配，从而使得PLA配混物具有足够的 耐热性、阻燃性和冲击韧性，以允许用所述PLA配混物替代常规热塑性配混物。
[0016] 本领域长期以来都需要解决耐热性问题。PLA的主要制造商天然工作公司 (NatureWorks, LLC)在网站www. natureworksllc. com上公开的出版文献中报导了通过向 PLA中加入多达50重量％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS)，以产生50-50PLA-ABS掺混 物，其相比纯PLA聚合物树脂的HDT仅仅改善了 2 °C。向PLA加入高至80重量％的ABS能 够导致HDT改善达30°C，不过对于该混合物，其实际上更多的是用PLA改性的ABS聚合物。
[0017] 此外，本领域长期以来都需要解决耐热性问题，在一些工业中的普遍特征是PLA 配混物在66psi下应该优选具有至少65°C的HDT，以成为生物可持续源和可实际商业应用 的实际热塑性配混物。
[0018] 本领域需要一种方式来提高PLA的实际HDT值，同时又能保持所得配混物主要明 显还是PLA配混物。
[0019] 出于本发明的目的，PLA应该是"主要组分"，意味着PLA在配合物中所占的量至少 约为 3〇重量％ (3〇% )。
[0020] 令人意外的发现，如下组合：PLA、1-8重量％的滑石、间苯二酚二（二苯基磷酸酯） 以及任选的丙烯酸类冲击改性剂，可以将PLA配混物的HDT增加至大于65°C。
[0021] 本发明的一个方面是一种耐热、阻燃聚乳酸配混物，其包含：(a)聚乳酸；(b)聚碳 酸酯；（c)滑石，其含量是配混物的约为1-8重量％;以及（d)间苯二酚二（二苯基磷酸酯）。
[0022] 本发明的另一个方面是一种由如上刚刚描述的配混物形成的阻燃塑料制品。
[0023] 将结合表现出乎意料的技术效果的实施方式和实施例进一步解释本发明配混物 的特征和优点。
【具体实施方式】
[0024] PLA
[0025] PLA是一种众所周知的生物聚合物，其具有如下化学式I的单体重复基团：
[0026]
【主权项】
1. 一种耐热阻燃聚乳酸配混物，其包含： (a) 聚乳酸； (b) 聚碳酸酯； (c) 滑石，其含量约为配混物的1-8重量％ ;以及 (d) 间苯二酚二（二苯基磷酸酯）。
2. 如权利要求1所述的配混物，其特征在于，当根据ASTM测试编号D-635以I. 6mm厚 度测试时，所述配混物具有V-O评级。
3. 如权利要求1所述的配混物，其特征在于，所述配混物的滑石含量约为2-4重量％的 配混物，以及当根据ASTM测试编号D-635以0. 8mm厚度测试时，所述配混物具有V-O评级。
4. 如权利要求1-3中任一项所述的配混物，其特征在于，当根据ASTMD-648以66PSI测 试时，所述配混物具有大于65摄氏度的热挠曲温度。
5. 如权利要求1-3中任一项所述的配混物，其特征在于，所述配混物的滑石含量约为 小于配混物的8重量％，其中所述配混物的间苯二酚二（二苯基磷酸酯）的含量约为小于 配混物的15重量％，以及其中当根据ASTM D-648以66PSI测试时，所述配混物具有大于69 摄氏度的热挠曲温度。
6. 如权利要求1所述的配混物，其特征在于，任选地存在丙烯酸类冲击改性剂，存在量 约为配混物的1-15重量％。
7. 如权利要求1-6任一项所述的配混物，其特征在于，如果掺混的配混物在成形为塑 料制品之前是基本干燥的，则该掺混的配混物在成形为塑料制品后具有采用ASTM D648方 案的66镑/平方英寸下至少65°C的热挠曲温度。
8. 如权利要求1-7中任一项所述的配混物，其特征在于，所述聚乳酸包括聚-D-交酯， 聚-L-交酯或其组合，其中聚乳酸在配混物中的含量约为40-50重量％。
9. 如权利要求1-8任一项所述的配混物，其特征在于，所述配混物中存在的聚碳酸酯 的量约为40-60重量％。
10. 如权利要求6所述的配混物，其特征在于，所述冲击改性剂是芯/壳丙烯酸类聚合 物。
11. 如权利要求1-10任一项所述的配混物，所述配混物还包括选自下组的任选添加 剂：粘合促进剂；杀生物剂；抗雾化剂；抗静电剂；粘合剂、起泡剂和发泡剂；分散剂；引发 剂；润滑剂；颜料、着色剂和染料；增塑剂；加工助剂；脱模剂；滑爽剂和抗粘连剂；稳定剂； 硬脂酸盐/酯；紫外光吸收剂；粘度调节剂；蜡；以及它们的组合。
12. -种塑性制品，其由权利要求1-11中任一项所述的配混物形成。
13. 如权利要求12所述的制品，其特征在于，所述制品是模塑或挤出的，以及其中所述 制品成形用于运输、器具、电子、建筑和建造、包装或消费者市场。
14. 一种制造如权利要求1-11中任一项所述的配混物的方法，所述方法包括以下步骤 (a) 集合包括聚乳酸、聚碳酸酯、滑石和间苯二酚二（二苯基磷酸酯）的成分， (b) 将它们熔融混合成配混物，用于后续成形为塑料制品，该塑料制品成形用于运输、 器具、电子、建筑和建造、包装或消费者市场的塑料制品。
15. 如权利要求14所述的制造配混物的方法，所述方法还包括以下步骤： (c) 将配混物干燥成含水量小于0.2% ;以及 (d)将配混物成形为塑料制品，其用于运输、器具、电子、建筑和建造、包装或消费者市 场。
【专利摘要】通过使用间苯二酚二(二苯基磷酸酯)结合滑石，克服了使用聚乳酸(PLA)的明显缺点，缺乏良好的热稳定性和阻燃性。配混物实现了热挠曲温度的65℃的阈值，以及1.6mm厚的V-0阻燃。
【IPC分类】C08L69-00, C08K5-49, C08L67-04, C08K3-00
【公开号】CN104736635
【申请号】CN201380054068
【发明人】刘静
【申请人】普立万公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年10月14日
【公告号】US20140107241, WO2014062572A1