CN101314669A - 耐热聚乳酸共混物成型制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐热聚乳酸共混物成型制品，所述该共混物是由100重量份聚乳酸与0.1～10重量份高岭土共混而形成，由上述聚乳酸共混物在成型时和/或成型后通过热处理所得到成型品具有良好耐热性。
Description
技术领域：
本发明涉及一种耐热聚乳酸共混物成型品。
背景技术：
近年来，由于聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙等聚合物越来越多的应用于商品包装盒、各种盛装容器以及食品内包装等，因此其消耗量逐年增加。与此相对应的是，使用后的聚合物废弃物的数量也在不断的增加，并且对这些废弃物的处理——焚烧和掩埋，带来了各种各样的环境问题。对环境保护的日益关注导致对可生物降解性聚合物及其制品的需求逐渐增大，这些聚合物及其制品在处于自然环境时能够分解，人们已经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树脂。其中，聚乳酸由于具有相对较高的熔点以及相对较高的机械性能，在工业上被广泛的应用。
聚乳酸作为食品、饮料用容器、托盘等以及商品外包装盒，除了要求具有较高的透明度以外，还要具有一定的耐热性，以防止在运输途中或使用过程中温度突然升高所带来的制品变形以及透明性的降低等，影响制品的继续使用。但是，聚乳酸本身的性质决定它的耐热性相对较低，目前人们普遍认为有两种方法来提高聚乳酸的耐热性——双向拉伸结晶或加入大量的填料。双向拉伸聚乳酸膜的制备，需要庞大的设备费用以及专业的技术人员。而通过加入填料而提高耐热性的方法，很容易导致成型品透明性的显著降低。
在日本专利2000-008349中提出了一种通过双向拉伸制备的耐热性聚乳酸贴窗膜。通过双向拉伸而结晶的聚乳酸膜虽然具有一定的耐热性，但是双向拉伸法的方法无法制备较厚的膜/片材，且双向拉伸膜的生产需要庞大的设备和厂房以及人力投资。更进一步来说，双向拉伸膜由于已经部分或完全结晶，不便于二次成型。
发明内容：
本发明的目的在于克服普通聚乳酸成型品耐热性差的弱点，提供一种具有较好的耐热性的耐热聚乳酸共混物成型制品。
本发明的目的可以通过以下的手段得到：
一种耐热聚乳酸共混物成型制品，其特征是：是由每100重量份聚乳酸与0.1～10重量份高岭土共混而形成。
上述聚乳酸是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸立构复合物或者是它们之间的混合物。聚乳酸的熔点为120～185℃，重均分子量为2万～80万。
上述高岭土是以高岭石或多水高岭石作为主成分的高岭石簇矿物。
上述聚乳酸共混物的共混方法可以是熔融共混、机械共混等或它们的组合。可以通过高速混合机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、密炼机等机械而实现。
一种聚乳酸共混物的成型品，由上述聚乳酸共混物在成型时和/或成型后通过热处理得到。具体的说，先采用流延成型、压延成型、注塑成型、吹塑成型或热压成型等的方法将聚乳酸共混物熔融成型，再经过成型中和/或成型后的热处理得到。
上述成型品的厚度为0.02～5mm。
热处理的温度范围为80-150℃，优选100-130℃。热处理的时间为2秒到10分钟，优选10～120秒。
本发明的目的具体可以通过以下措施来达到：
通过每100重量份聚乳酸与下述0.1～10重量份的高岭土通过共混而形成共混物。
作为本发明中的聚乳酸共混物中的聚乳酸，以L-乳酸和/或D-乳酸作为主成分，可以是聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸均聚物与聚乳酸共聚物的共混物、聚乳酸立构复合物(stereocomplex)、聚乳酸立构复合物与聚乳酸均聚物和/或聚乳酸共聚物的共混物。L-乳酸单元和D-乳酸单元的构成摩尔比没有特别的限制，可以在100/0～0/100的范围内选择。但为了保证聚乳酸的熔点，优选L-乳酸单元和D-乳酸单元中的任何一种的含量在90mol％以上。
作为本发明中的聚乳酸共混物中的高岭土，是以高岭石或多水高岭石作为主成分的高岭石簇矿物，除高岭石簇矿物外，还可以有蒙脱石、伊利石、叶腊石、石英和长石等其它矿物伴生，其主要成分的化学结构式为mAl2O3nSiO2lH2O(l，m，n为整数或非整数)，除主成分之外，还可以含有Fe2O3、TiO2以及微量的K2O、Na2O、CaO和MgO。优选质地较白，杂质较少的高岭土。
本发明中所述的共混方法可以是熔融共混、机械共混等或它们的组合。可以通过高速混合机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、密炼机等机械而实现。
本发明所述的成型品可以是将所述聚乳酸共混物经熔融、成型后得到的具有规则形状或不规则形状的、厚度为0.1～5mm的聚乳酸膜/片材/瓶状/桶状/盒状成型品，或是将乳酸膜/片材/瓶状/桶状/盒状成型品再次成型而得到的其他成型品。
本发明所述的热处理，可以在鼓风烘箱、真空烘箱，隧道烘箱等具有加热功能的密闭或半密闭设备中进行，进行热处理时成型品的边缘应被固定以防止热收缩的影响。
本发明中的聚乳酸共混物及其成型品克服了聚乳酸耐热性差的弱点，与普通聚乳酸成型品相比、具有更好的耐热性。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图是本发明评价耐热性试验装置。
具体实施方式：
实施例/比较例中的热处理和评价测试方法。
热处理
将压制好的薄膜用夹子固定在钢框上，在预先设定好温度并恒温一段时间的鼓风烘箱或隧道烘箱内，加热10~120秒。所述温度的范围为差示扫描量热仪(DSC)测得的结晶起始温度以上熔点以下。
热变形温度
把压制好的膜裁成1cm宽，5cm长的样条，固定在如图(附图)所示的样品台上，放入事先升温到65℃的鼓风烘箱(ESPEC)内，放置10分钟，观察样条的变形程度，弯曲程度在10。(样条与水平方向的夹角)以内的评价为“◎”，弯曲程度在10-25°的评价为“△”，弯曲程度在25°以上的评价为“×”。对于评价为“◎”、“△”的样条，使用上面的方法在80℃、100℃继续观察并评价耐热性。
实施例(1)
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与高岭土(主要化学成分是AL2O3-SiO2)按100∶0.5(重量份)进行预混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。
造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，用钢框和夹子固定后，置于鼓风烘箱中进行热处理。热处理温度为120℃，热处理时间为60秒。
实施例(2)
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与高岭土(主要化学成分是AL2O3-SiO2)按100∶5(重量份)进行预混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。
造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，用钢框和夹子固定后，置于鼓风烘箱中进行热处理。热处理温度为120℃，热处理时间为60秒。
比较例(1)
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，用钢框和夹子固定后，置于鼓风烘箱中进行热处理。热处理温度为120℃，热处理时间为60秒。
比较例(2)
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与水镁石(主要化学成分是Mg(OH)2)按100∶0.5(重量份)进行预混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。
造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，用钢框和夹子固定后，置于鼓风烘箱中进行热处理。热处理温度为120℃，热处理时间为60秒。
比较例(3)
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与水镁石(Mg(OH)2)按100∶3(重量份)进行预混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。
造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，用钢框和夹子固定后，置于鼓风烘箱中进行热处理。热处理温度为120℃，热处理时间为60秒。
比较例(4)
将聚乳酸(4032D，Natureworks)置于真空烘箱中，80℃干燥10小时后，与滑石粉(2500目)按100∶0.5(重量份)进行预混合后，通过双螺杆挤出机共挤出、造粒。所述双螺杆挤出机的进料段温度为170℃，其余各段温度为210℃，挤出过程中抽真空排气。
造粒好的混合物在真空烘箱中，80℃干燥10小时后，使用手动式热压机压制成膜。热压机的温度为200℃，熔融时间为3min，保压时间为30秒。压制好的熔体用冰水混合物淬冷后，制得厚度约为0.5mm的膜。
薄膜充分干燥后，用钢框和夹子固定后，置于鼓风烘箱中进行热处理。热处理温度为120℃，热处理时间为60秒。
测试上述热处理后薄膜的耐热性，结果如下表。
通过对比以上的实施例和比较例，本发明人发现纯的聚乳酸薄膜，即使通过热处理，也不具有65℃的耐热性(比较例1)。而当聚乳酸薄膜中含有无机物高岭土(主要化学成分是AL2O3-SIO2)时，通过本发明所主张的热处理方法进行热处理，在65℃的耐热性能够得到改善(实施例1、2)。而将其它无机化合物水镁石、滑石粉等添加到聚乳酸中，其耐热性与纯的聚乳酸膜一样，并没有得到提高(比较例2、3、4)。
Claims (7)
1、一种耐热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重量份聚乳酸与0.1～10重量份高岭土共混而形成。
2、根据权利要求1所述的耐热聚乳酸共混物成型制品，其特征是：所述聚乳酸是结晶性聚乳酸均聚物、聚乳酸共聚物、聚乳酸立构复合物或者是它们之间的混合物。
3、根据权利要求1所述的耐热聚乳酸共混物成型制品，其特征是：所述高岭土是以高岭石或多水高岭石作为主成分。
4、根据权利要求1、2或3所述的耐热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时和/或成型后通过热处理得到。
5、根据权利要求4所述的耐热聚乳酸共混物成型制品，其特征在于：所述的成型制品厚度为0.02～5mm。
6、根据权利要求4所述的耐热聚乳酸共混物成型制品，其特征在于：热处理的温度范围为80-150℃。
7、根据权利要求4所述的耐热聚乳酸共混物成型制品，其特征在于：热处理的时间范围为2秒-10分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNA2007100231114A CN101314669A (zh) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | 耐热聚乳酸共混物成型制品 |
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| CNA2007100231114A CN101314669A (zh) | 2007-06-01 | 2007-06-01 | 耐热聚乳酸共混物成型制品 |
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| CN101314669A true CN101314669A (zh) | 2008-12-03 |
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| CN (1) | CN101314669A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107670108A (zh) * | 2017-09-27 | 2018-02-09 | 四川大学 | 一种组织工程支架用聚乳酸多孔材料及其制备方法 |
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2007
- 2007-06-01 CN CNA2007100231114A patent/CN101314669A/zh active Pending
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Open date: 20081203 |