CN101918211A - 聚合物掺混物及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种包含聚乳酸和聚丙烯掺混物的薄膜，其雾度约为10-95％，45°光泽约为50-125。一种制备取向薄膜的方法，该方法包括掺混聚丙烯和聚乳酸，形成聚合物掺混物，将该掺混物成形为薄膜，并使该薄膜取向。一种制备注塑制品的方法，该方法包括掺混聚丙烯和聚乳酸，形成聚合物掺混物，将该掺混物注入模具中，形成制品。

Description

聚合物掺混物及其使用方法
技术领域
本发明涉及聚合物组合物。更具体地，本发明涉及包含可生物降解的聚合物的聚合物组合物。
背景技术
合成聚合物材料特别是聚丙烯树脂广泛用于制造从医疗器械到食品容器的各种最终用途制品。包装工业之类的许多工业在各种制造工艺中利用聚丙烯材料来生产各种制成品，包括双轴向取向聚丙烯(BOPP)薄膜。
虽然由合成聚合物材料构成的制品具有广泛的用途，但是对它们的用途的一个缺点是，这些材料往往会半永久性地残留在自然环境中。由于对环境的关心，对于生产和利用更容易生物降解的聚合物材料方面的兴趣有所增加。这些材料也称为“绿色材料”，可以在自然环境中加速降解。这些可生物降解的聚合物材料的应用经常受到它们差的机械性能和/或物理性质的限制。因此，需要具有所希望的物理性质和/或机械性能的可生物降解的聚合物组合物。
发明概述
本文揭示一种包含聚乳酸和聚丙烯掺混物的薄膜，其雾度约为10-95％，45°光泽约为50-125。
本文还揭示一种制备取向薄膜的方法，该方法包括掺混聚丙烯和聚乳酸，形成聚合物掺混物，将该掺混物成形为薄膜，并使该薄膜取向。
本文再揭示一种制备注塑制品的方法，该方法包括掺混聚丙烯和聚乳酸，形成聚合物掺混物，将该掺混物注入模具中，形成制品。
附图简要说明
为了更完整地理解本发明及其优点，下面结合附图提供以下简要说明和详细说明，其中相同的附图标记表示相同的部分。
图1是实施例1样品在挤出期间的熔体压力图。
图2显示实施例1样品的原子力显微镜的图像。
图3是实施例2样品的拉伸屈服强度随烘箱温度变化的曲线。
图4是实施例2样品在135℃拉伸温度下得到的雾度和的45°光泽的图。
图5是实施例2的样品的雾度百分数随拉伸温度变化的曲线。
图6是实施例2的样品的45°光泽随拉伸温度变化的曲线。
图7是实施例2样品在130℃拉伸温度下得到的表面粗糙度的AFM图像。
图8是实施例2样品在145℃拉伸温度下得到的表面粗糙度的AFM图像。
图9是实施例6样品的储能模量、断裂拉伸强度和断裂伸长随拉伸温度变化的图。
图10是实施例2样品在130℃和145℃拉伸温度下产生的薄膜密度的图。
图11是实施例2样品在宽温度范围产生的薄膜密度的图。
图12是实施例10样品的BOPP密度随拉伸温度变化的图。
发明详述
本文揭示了可生物降解的聚合物组合物及其制备方法和使用方法。可生物降解的聚合物组合物包含能够通过生物的作用分解、尤其是分解成无害产物的材料。在一种实施方式中，可生物降解的聚合物组合物包含聚乳酸，或者聚丙烯和聚乳酸。下面，本发明将着重于包含聚丙烯和聚乳酸(也称作PP/PLA掺混物)的组合物。
PP/PLA掺混物与单独的聚丙烯或聚乳酸相比可显示所希望的特性如提高的强度和/或改进的光学性质。下面，比较以下聚合物组合物的性质(如机械性能、物理性质和光学性质)：包含类似聚丙烯但不含聚乳酸的组合物，或者类似聚乳酸但不含聚丙烯的组合物。
在一个实施方式中，PP/PLA掺混物包括聚丙烯。所述聚丙烯可以是一种均聚物，但是该均聚物可含有最多5％的另一种α-烯烃，包括但并不限于C2-C8α-烯烃，例如乙烯和1-丁烯。尽管可能存在少量的其他α-烯烃，但是通常将这种聚丙烯称为聚丙烯均聚物。在另一种实施方式中，聚丙烯可包含高结晶度聚丙烯、聚丙烯多相共聚物或者它们的组合。
适用于本发明的聚丙烯均聚物可包括借助于本发明本领域中已知的任何类型的聚丙烯。例如，所述聚丙烯均聚物可以是无规聚丙烯、等规聚丙烯、半等规、间规聚丙烯，或其组合。例如，当聚合物的侧基以无规形式排列在聚合物链的两侧时该聚合物是“无规的”。与此不同，当聚合物的所有侧基都排列在链的同一侧时该聚合物是“等规的”，而当聚合物的侧基交替排列在链的相对侧时该聚合物是“间规的”。在半等规聚合物中，每隔一个重复单元具有一个无规取代基。
在一种实施方式中，根据ASTM D1505，适用于本发明的聚丙烯的密度可以为0.895-0.920克/立方厘米、或0.900-0.915克/立方厘米、或0.905-0.915克/立方厘米；通过差示扫描量热法测定，熔融温度为150-170℃、或155-168℃、或160-165℃；按照ASTM D1238条件“L”测定，熔体流动速率为0.5-30克/10分钟、或1.0-15克/10分钟、或1.5-5.0克/10分钟；按照ASTM D638测定，拉伸模量为200000-350000磅/英寸2、或220000-320000磅/英寸2、或250000-320000磅/英寸2；按照ASTM D638测定，屈服拉伸应力为3000-6000磅/英寸2、或3500-5500磅/英寸2、或4000-5500磅/英寸2；按照ASTM D638测定，屈服拉伸应变为5-30％、或5-20％、或5-15％；按照ASTM D790测定，挠曲模量为120000-330000磅/英寸2、或190000-310000磅/英寸2、或220000-300000磅/英寸2；按照ASTM D2463测定，加德纳冲击(Gardnerimpact)为3-50英寸-磅、或5-30英寸-磅、或9-25英寸-磅；按照ASTM D256A测定，缺口悬臂梁式冲击强度为0.2-20英尺磅/英寸、或0.5-15英尺磅/英寸、或0.5-10英尺磅/英寸；按照ASTM D2240测定，肖氏D硬度为30-90、或50-85、或60-80；按照ASTM D648测定，热变形温度为50-125℃、或80-115℃、或90-110℃。
适用于本发明的聚丙烯均聚物的例子包括但并不限于3371、3271、3270和3276，它们是可以从美国总石油化学品有限公司(Total Petrochemicals USA，Inc.)购得的聚丙烯均聚物。在一种实施方式中，所述聚丙烯均聚物(如3371)一般具有表1所示的物理性质。
表1
在另一种实施方式中，所述聚丙烯可以是一种高结晶度聚丙烯均聚物(HCPP)。所述HCPP可以主要包含等规聚丙烯。可以使用内消旋五单元组(meso pentads)通过13C NMR谱测量聚合物中的等规度，表示为内消旋五单元组的百分数(％mmmm)。如本文所用，术语“内消旋五单元组”表示位于聚合物链同一侧上的连续甲基。在一种实施方式中，所述HCPP的内消旋五单元组百分数大于97％、或大于98％、或大于99％。所述HCPP可以包含一定量的无规或无定形聚合物。所述聚合物的无规部分可溶于二甲苯中，因此被称为“二甲苯可溶性部分”(XS％)。在测定XS％时，将该聚合物溶解在沸腾的二甲苯中，然后将该溶液冷却至0℃，使该聚合物的等规或结晶部分沉淀。所述XS％是保持溶解在冷二甲苯中的原始量部分。因此，该聚合物的XS％表示所形成的结晶聚合物的程度。聚合物的总量(100％)是二甲苯可溶性部分与二甲苯不可溶性部分的总和，按照ASTM D5492-98测定。在一种实施方式中，所述HCPP的二甲苯可溶性部分小于1.5％、或小于1.0％、或小于0.5％。
在一种实施方式中，按照ASTM D1505测定，适用于本发明的HCPP的密度为0.895-0.920克/立方厘米、或0.900-0.915克/立方厘米、或0.905-0.915克/立方厘米；按照ASTM D1238测定，熔体流动速率为0.5-30克/10分钟、或1.0-15克/10分钟、或1.5-5.0克/10分钟；按照ASTM D882测定，纵向(MD)的正割模量为350000-420000磅/英寸2、或380000-420000磅/英寸2、或400000-420000磅/英寸2；按照ASTM D882测定，横向(TD)的正割模量为400000-700000磅/英寸2、或500000-700000磅/英寸2、或600000-700000磅/英寸2；按照ASTM D882测定，MD的断裂拉伸强度为19000-28000磅/英寸2、或22000-28000磅/英寸2、或25000-28000磅/英寸2；按照ASTM D882测定，TD的断裂拉伸强度为20000-40000磅/英寸2、或30000-40000磅/英寸2、或35000-40000磅/英寸2；按照ASTM D882测定，MD的断裂伸长为50-200％、或100-180％、或120-150％；按照ASTM D882测定，TD的断裂伸长为50-150％、或60-100％、或80-100％；按照差示扫描量热法测定，熔融温度为150-170℃、或155-170℃、或160-170℃；按照ASTM D2457测定，45°光泽为70-95、或75-90、或80-90；按照ASTM D1003测定，百分雾度为0.5-2.0％、或0.5-1.5％、或0.5-1.0％；按照ASTM F-1249-90测定，水蒸气透过率为0.15-0.30克-密耳/100平方英寸/天、或0.15-0.25克-密耳/100平方英寸/天、或0.20-0.21克-密耳/100平方英寸/天。
适用于本发明的HCPP的例子包括但并不限于3270，它是可以从美国总石油化学品有限公司(Total Petrochemicals USA，Inc)购得的HCPP。所述HCPP(如3270)一般具有表2中所示的物理性质。
表2
Figure BPA00001171984500051
在另一种实施方式中，所述聚丙烯可以是一种聚丙烯多相共聚物(PPHC)，其中聚丙烯均聚物相或组分与共聚物相或组分结合。以所述PPHC的总重量计，PPHC可以包含从大于6.5重量％至小于11.5重量％的乙烯，或从8.5重量％至小于10.5重量％，或从9.5重量％的乙烯。在此，除非另外指出，组分的百分数指该组分在总组合物中的重量百分数。
PPHC的共聚物相可以是一种丙烯与乙烯的无规共聚物，也称为乙烯/丙烯橡胶(EPR)。PP抗冲击共聚物显示被具有无规排列的乙烯和丙烯的短序列或嵌段中断的不同的均聚物相。与无规共聚物相比，这种包含EPR的嵌段片段具有不同于整体共聚物的某些聚合物特征(如特性粘度)。不希望受到理论的限制，所述PPHC的EPR部分具有橡胶特征，将其结合在均聚物组分基质中的时候，所述EPR部分起为所述PPHC提供增加的冲击强度的作用。在一种实施方式中，所述PPHC的EPR部分占该PPHC的量大于14重量％、或大于18重量％、或者为14-18重量％。
以所述PPHC的EPR部分的总重量为基准计，该EPR部分中的乙烯含量可为38-50重量％、或40-45重量％。使用傅立叶变换红外光谱(FTIR)方法可以通过分光光度法测定所述PPHC的EPR部分中的乙烯含量。具体来说，对于一系列具有已知EPR乙烯含量的样品，记录聚合物样品的FTIR光谱。对于各乙烯浓度计算720厘米-1/900厘米-1的透光率比值，然后建立校正曲线。然后可以对该校正曲线进行线性回归分析，得到公式，然后使用该公式确定样品材料的EPR乙烯含量。
所述PPHC的EPR部分可以表现出不同于丙烯均聚物组分的特性粘度。在本文中，“特性粘度”表示溶液中的聚合物增加所述溶液粘度的能力。在本文中，将“粘度”定义为由内摩擦引起的对流动的阻力。在一种实施方式中，所述PPHC的EPR部分的特性粘度大于2.0分升/克、或为2.0-3.0分升/克、或2.4-3.0分升/克、或2.4-2.7分升/克、或2.6-2.8分升/克。所述PPHC的EPR部分的特性粘度按照ASTMD5225测定。
在一种实施方式中，PPHC的熔体流动速率(MFR)为65-130克/10分钟、或70-120克/10分钟、或70-100克/10分钟、或70-90克/10分钟、或75-85克/10分钟、或90克/10分钟由高MFR表示的优良的流动性质便于以高产量制造模塑聚合物组分。在一种实施方式中，所述PPHC是没有经过改性的反应器级树脂，也称为“低级PP”。在一些实施方式中，所述PPHC是流变性受控级树脂，其中通过各种技术如减粘裂化对熔体流动速率进行调节。例如，可通过如美国专利第6503990号中所述通过减粘裂化增大MFR，该专利通过参考引入其全文。如该文献中所述，将一定量的过氧化物与薄片、粉末或粒料形式的聚合物树脂混合，以增大该树脂的MFR。按本文的定义，MFR表示能够在指定温度和指定负荷下流过小孔的熔融聚合物树脂的量。可以按照ASTM D1238，在230℃的温度和2.16千克的负荷下，使用固定负荷活塞式塑度计将聚丙烯挤压通过指定尺寸的小孔，测定MFR。
合适PPHC的代表性例子包括但并不限于4920W和4920WZ，它们是可以从美国总石油化学品有限公司(Total Petrochemicals USA Inc)购得的抗冲共聚物树脂。在一种实施方式中，所述PPHC(如4920W)一般具有表3中所示的物理性质。
表3
Figure BPA00001171984500071
在一种实施方式中，所述聚丙烯还可包含添加剂，从而赋予所需的物理性质，例如可印刷性、增加的光泽、或降低的粘连倾向。添加剂的例子包括但并不限于稳定剂，紫外屏蔽剂，氧化剂，抗氧化剂，抗静电剂，紫外光吸收剂，阻燃剂，加工用油，脱模剂，着色剂，颜料/染料，填料，和/或其他本领域技术人员已知的合适添加剂。上述添加剂可以单独使用或者组合使用以形成各种聚合物配制物。例如，可以使用稳定剂以有助于保护聚合物组合物以免因处于过高温度和/或受到紫外光而发生降解。可包含有效量的这些添加剂，以提供所需的性质。本领域的技术人员可以借助于本发明确定向聚合物组合物添加这些添加剂的有效量和方法。
可以使用本领域普通技术人员已知的任何合适的催化剂制备聚丙烯。例如，可以使用齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂、茂金属催化剂或其组合制备所述聚丙烯。
在一种实施方式中，所述聚丙烯采用齐格勒-纳塔催化剂制备，所述齐格勒-纳塔催化剂通常是基于钛和有机金属铝化合物，例如三乙基铝(C2H5)3Al。美国专利第4298718、4544717和4767735号中描述了齐格勒-纳塔催化剂以及形成这种催化剂的方法及其例子，这些专利各自通过参考结合于此。
在另一个实施方式中，可使用茂金属催化剂制备聚丙烯。茂金属催化剂一般可称为结合了一个或多个通过π键与过渡金属配位的环戊二烯基(Cp)(可以是取代的或未取代的，各取代可以相同或不同)的配位化合物。美国专利第4794096和4975403号中描述了茂金属催化剂以及形成这种催化剂的方法，这些专利各自通过参考结合于此。通过使用茂金属催化剂制备的聚丙烯的例子更详细地在以下美国专利中描述：5158920、5416228、5789502、5807800、5968864、6225251、6777366、6777367、6579962、6468936、6579962和6432860，这些专利各自通过参考全文结合于此。
还可以使用任何其他催化剂例如齐格勒-纳塔催化剂和茂金属催化剂的组合制备聚丙烯，如美国专利第7056991和6653254号中所述，这些专利各自通过参考结合于此。
聚丙烯可以采用以下方式形成，只将丙烯放入合适的反应容器中在催化剂(如，齐格勒-纳塔、茂金属等)存在下并在适合于丙烯聚合的反应条件下形成。用于使丙烯聚合为聚合物的标准设备和工艺为本领域技术人员已知。这些方法可包括，例如溶液相法，气相法、淤浆相法、本体相法、高压法或者它们的组合。这些方法在以下美国专利中详细描述：5525678、6420580、6380328、6359072、6346586、6340730、6339134、6300436、6274684、6271323、6248845、6245868、6245705、6242545、6211105、6207606、6180735和6147173，这些专利通过参考全文结合于此。
在一种实施方式中，通过气相聚合方法形成聚丙烯。气相聚合法的一个例子包括连续循环系统，该系统中在反应器中通过聚合反应热加热循环气流(或者称作再循环物流或流化介质)。在该循环的另一部分通过在反应器的外部冷却系统从该循环气流除去热量。在反应条件下在催化剂存在下，含一种或多种单体的循环气流可以连续循环通过流化床。循环气流一般从流化床排出并再循环回到反应器。同时，聚合物产物可以从反应器排出，并且可加入新鲜单体以取代聚合的单体。气相法中反应器的压力可以在例如约100-500磅/英寸2表压变化，或者约200-400磅/英寸2表压，或者约250-350磅/英寸2表压变化。气相方法中的反应器温度为30-120℃、或60-115℃、或70-110℃、或70-95℃，如以下美国专利中所述：4543399、4588790、5028670、5317036、5352749、5405922、5436304、5456471、5462999、5616661、5627242、5665818、5677375和5668228，这些专利通过参考全文结合于此。
在一种实施方式中，通过淤浆相聚合方法形成聚烯烃。淤浆相法一般包括形成固体、颗粒聚合物在液体聚合介质中的悬浮液，在该悬浮液中加入单体和任选的氢，以及催化剂。该悬浮液(其可包含稀释剂)可以以间歇或连续方式从反应器中排出，其中可以将挥发性组分与聚合物分离，并任选在蒸馏之后将该挥发性组分再循环至该反应器。聚合介质中使用的液化稀释剂可包括C3-C7烷烃(如己烷或异丁烯)。使用的介质一般在聚合反应条件下是液体，并且是相对惰性的。体相方法类似于淤浆方法。但是，一种方法可以是本体方法、淤浆方法或本体淤浆方法。
在一种实施方式中，以PP/PLA掺混物的总重量计，聚丙烯在PP/PLA掺混物中的含量为51-99重量％，或70-95重量％，或80-90重量％。
在一个实施方式中，PP/PLA掺混物包括聚乳酸。适用于本发明的聚乳酸可以是本领域已知的类型。例如，聚乳酸可包括聚-L-丙交酯(PLLA)、聚-D-丙交酯(PDLA)、聚-LD-丙交酯(PDLLA)、或其组合。可以使用本领域技术人员已知的任何合适的方法制备聚乳酸。例如，可通过乳酸的脱水缩合制备聚乳酸，如美国专利第5310865号中所述，该专利通过参考全文结合于此。或者，可通过由乳酸合成环状丙交酯(也称为环状二聚物)，然后对该环状丙交酯进行开环聚合反应，从而制备聚乳酸。美国专利第2758987号中描述了这种方法的一个例子，该专利通过参考全文结合于此。
生产聚乳酸时可使用催化剂。所述催化剂可以是适合于所述方法的任何类型的催化剂。这些催化剂的例子包括但并不限于锡化合物如辛酸锡，钛化合物如钛酸四异丙酯，锆化合物如异丙氧基锆，和锑化合物如三氧化锑。
可以将例如前述的添加剂引入聚乳酸组合物中。生产聚乳酸的其他方法在以下美国专利中描述：5821327、5770682、5508378、5470944和4797468，这些专利通过参考全文结合于此。
在一种实施方式中，按照ASTM D792测定，适用于本发明的聚乳酸的密度为1.238-1.265克/立方厘米、或1.24-1.26克/立方厘米、或1.245-1.255克/立方厘米；按照ASTM D1238测定，熔体指数(210℃，2.16千克)为5-35克/10分钟、或10-30克/10分钟、或10-20克/10分钟；按照ASTM D3418测定，晶体熔融温度为150-180℃、或160-175℃、或160-170℃；按照ASTM D3417测定，玻璃化转变温度为45-85℃、或50-80℃、或55-75℃；按照ASTM D638测定，屈服拉伸强度为4000-25000磅/英寸2、或5000-20000磅/英寸2、或5500-20000磅/英寸2；按照ASTM D638，拉伸伸长为1.5-10％、或2-8％、或3-7％；按照ASTM D790，挠曲模量为250000-600000磅/英寸2、或300000-550000磅/英寸2、或400000-500000磅/英寸2；按照ASTM D256测定，缺口悬臂梁式冲击强度为0.1-0.8英尺-磅/英寸、或0.2-0.7英尺-磅/英寸、或0.4-0.6英尺-磅/英寸。
适用于本发明的聚乳酸的例子包括但并不限于NatureWorks 3051D，它可以从自然制品有限责任公司(Nature Works LLC)购得。在一种实施方式中，适用于本发明的聚乳酸(如NatureWorks
Figure BPA00001171984500091
)的物理性质一般如表4中所示。
表4
Figure BPA00001171984500092
在一种实施方式中，以PP/PLA掺混物的总重量计，PP/PLA掺混物中的聚乳酸含量为1-40重量％、或5-30重量％、或10-20重量％。
不希望受到理论的限制，在PP/PLA掺混物中的PLA分散相可起成穴剂(cavitating agent)的作用。在本文中成穴剂指能够在薄膜形成过程中在薄膜结构中产生空隙的化合物。
在一个实施方式中，PP/PLA掺混物还包括成穴促进剂。在此，成穴促进剂指能够促进PP/PLA掺混物中的PLA分散相的成穴效率，并能扩大PP/PLA掺混物加工范围的化合物。成穴促进剂可包含官能化的聚丙烯，例如用极性单体官能化的聚丙烯。这类极性单体的例子包括但不限于：马来酸酐(MAH)；丙烯酸；烷基丙烯酸；乙烯基磺酸；丙烯酰氨基-2-甲基-丙磺酸；烷基磺酸；丙烯腈；丙烯酸酯类例如甲基丙烯酸甲酯；苯乙烯磺酸等，以及它们的组合。在一种实施方式中，成穴促进剂包含用马来酸酐官能化的聚丙烯，称作马来酸化的聚丙烯(PP-g-MAH)。
适用于本发明的成穴促进剂的例子包括但不限于POLYBOND-3002和X-10083，它们都是PP-g-MAH并且可从科姆顿公司(Crompton Corporation)购得。在一种实施方式中，适用于本发明的成穴促进剂(如POLYBOND-3002)的物理性质一般如表5中所示。
表5
  物理性质  POLYBOND-3002常规值   测试方法
  熔体流动速率(MFR)，克/10分钟   9.3   ASTM D1238
  MAH指数   0.6   FTIR
  水分％   0.02   ASTM D789
  黄度指数   4   ASTM D5290
在一种实施方式中，以PP/PLA掺混物的总重量计，成穴促进剂在PP/PLA掺混物中的含量为0.5-15重量％，或2-10重量％，或3-5重量％。
在一种实施方式中，成穴促进剂是马来酸酐接枝的PP，以马来酸化的PP总重量计，其MAH含量为0.2-15重量％，或者0.5-10重量％，或者0.5-5重量％。
在一种实施方式中，PP/PLA掺混物可使用挤出机，按照称为挤出配混的方法将PP均聚物、PLA均聚物和任选的成穴促进剂(各自的类型如本文所述)混合的方式制备。挤出配混指将聚合物和任选添加剂混合制备所需掺混物的方法。使用连续式混合器进行混合，例如混合器包括用于混合/熔融PP/PLA掺混物的组分的短的非啮合反转双螺杆挤出机，和单螺杆挤出机或用于泵送的齿轮泵。
可以采用任何合适的方法将本发明的PP/PLA掺混物转化为最终用途的制品。在一种实施方式中，这种转化是塑料成形过程，例如本领域普通技术人员已知的。可以将聚合物掺混物形成各种最终用途制品，这些制品的例子包括：食品包装、办公用品、塑料板材、替换板材、庭院用板、结构支撑、地面用层压复合板、聚合物泡沫基材；装饰表面(即冠状成型物等)、耐候性户外材料、购买点标志和指示、家用品和消费品、建筑绝缘材料、化妆品包装、户外替换材料、盖子和容器(即用于熟食、水果、糖果和饼干)、器具、用具、电子部件、机动车部件、外壳、保护性头罩、可再利用的彩弹球、玩具(如乐高积木)、乐器、高尔夫杆头、管道、商用机器和电话机部件、淋浴头、门把手、水龙头手柄、轮罩、机动车前格栅等。其他的最终用途制品对本领域技术人员是显而易见的。在一种实施方式中，PP/PLA用于制备BOPP薄膜，将在本文更详细描述。
由本文所述类型的PP/PLA掺混物构成的制品显示改进了机械性能、物理性质和/或光学性质。在一种实施方式中，本发明的PP/PLA掺混物可用于制备注塑制品。这种制品显示提高了拉伸模量。拉伸模量是在拉伸态下应力与弹性应变的比值。因此，拉伸模量越大，材料的刚性越大，产生指定量的应变所需的应力就越大。在一种实施方式中，按照ASTM D638测定，制品的拉伸模量为190-350千磅/英寸2，或者200-300千磅/英寸2，或者220-250千磅/英寸2。
在一种实施方式中，如组合物的悬臂梁式冲击强度所反映的，由本文所述类型的PP/PLA掺混物构成的制品显示与聚丙烯均聚物相当的冲击强度。悬臂梁式冲击定义为使试样开始破裂并持续到试样断裂所需的动能。悬臂梁式冲击强度试验测定聚合物试样抵抗挠曲冲击造成的断裂的能力，如用在单次冲击(single blow)中使标准试样断裂时由摆型锤所消耗的能量表示。将试样开缺口，用于集中应力并促使脆性破裂而不是延性破裂。具体地，悬臂梁式冲击试验测量在测试样品断裂时由该摆产生的能量损失。摆产生的能量损失是使样品开始破裂，使破裂扩展穿过试样所需的能量和测量系统相关的任何其它量损失(如，摆轴承中的摩擦、摆臂振动、样品飞散的能量等)的总和。在一种实施方式中，按照ASTM D256测定，制品显示悬臂梁式冲击强度为0.2-1.0英尺-磅/英寸，或者0.3-0.8英尺-磅/英寸，或者0.5-0.6英尺-磅/英寸。
在一种实施方式中，由本文所述类型的PP/PLA掺混物构成的制品显示提高了屈服拉伸强度。屈服拉伸强度是使材料屈服所需的单位面积上的力。在一种实施方式中，按照ASTM D882测定，制品的屈服拉伸强度为3500-6000磅/英寸2，或者4000-5500磅/英寸2，或者4500-5000磅/英寸2。
在一种实施方式中，由本文所述类型的PP/PLA掺混物构成的制品显示提高的刚性，如提高的挠曲模量所示。挠曲模量测试大致地测量使样品材料梁弯曲所需的力。在样品梁的中央施加力，而该梁在两端支承。在一种实施方式中，按照ASTM D790测定，制品的挠曲模量为150-300千磅/英寸2，或者180-250千磅/英寸2，或者200-230千磅/英寸2。
在一种实施方式中，制品是薄膜，或者双轴向取向薄膜。一般而言，聚合物组合物的取向指对薄膜中聚合物排列施加方向性(分子相互的取向)的过程。采用这种取向，使薄膜具有所希望的性质，例如韧性和不透明性。如本文所用，术语“双轴向取向”指聚合物组合物在加热至高于或等于其玻璃化转变温度但低于其晶体熔点，在加热之后，立刻将材料挤出为薄膜，并且既在纵向(即机器方向)又在横向或侧向(即，拉幅机方向)拉伸的过程。这种拉伸可以同时或顺序进行。
在一种实施方式中，本文所述类型的PP/PLA掺混物在挤出机中加热至低于或等于210℃，或者180-250℃，或200-220℃的温度。然后，熔融的聚合物通过模头离开，利用熔融片形成挤出薄膜、流延薄膜、双轴向取向薄膜等。在一种实施方式中，该熔融片通过模头离开，并引到辊上，没有另外的拉伸来形成挤出薄膜。或者，熔融片通过模头离开，在引到骤冷辊的同时进行单轴向拉伸，在骤冷辊上冷却形成流延薄膜。
在一种实施方式中，熔融片通过模头离开并经过第一辊(如骤冷辊)，使聚合物组合物(即PP/PLA掺混物)固化成为薄膜。然后，通过在纵向和横向拉伸该薄膜对其进行取向。纵向取向一般通过使用两个顺序设置的辊进行，第二辊(或快辊)相对于慢辊的运行速度对应于所需的取向比。或者可通过一系列速度加快的辊实现纵向取向，有时候使用额外的中间辊筒进行温度控制和其他功能。
纵向取向之后，将所述薄膜冷却、预热，送入横向取向段中。横向取向段包括例如拉幅架机械装置，使所述多层薄膜横向受力。这种取向操作之后可进行退火和/或额外的加工。
或者，可同时在两个方向上拉伸所述薄膜。在一种实施方式中，采用1.0-30兆帕，或者3-15兆帕，或者5-10兆帕的拉伸力制备薄膜。在一种实施方式中，薄膜在纵向，在90-160℃，或者100-180℃进行取向，在横向，在130-180℃，或者100-180℃温度进行取向。
由本文的PP/PLA制备的取向薄膜显示与由PP均聚物制备的取向薄膜相当的刚性，如提高的1％正割模量所示。正割模量是对材料应变响应的应力或在所施加的作用力下承受变形的能力的度量。在一种实施方式中，按照ASTM D882测定，本文所述的PP/PLA掺混物制备的取向薄膜的1％正割模量为200-400千磅/英寸2，或者200-300千磅/英寸2，或者200-280千磅/英寸2，或者240-260千磅/英寸2。
在一种实施方式中，由本文所述类型的PP/PLA掺混物构成的取向薄膜显示与纯的双轴向取向的PP薄膜相当的拉伸性质，如断裂拉伸强度(也称作屈服/断裂强度)和断裂拉伸伸长(也称作在屈服/断裂时伸长)反映的。可以在纵向(MD)和/或横向(TD)进行测试以测定拉伸性质，该纵向平行于聚合物取向的方向，该横向垂直于聚合物取向的方向。断裂拉伸强度是使材料断裂所需的单位面积上的力。在一种实施方式中，按照ASTM D882测定，MD的断裂拉伸强度为20-40千磅/英寸2，或者25-35千磅/英寸2，或者25-30千磅/英寸2。断裂拉伸伸长是材料在拉力作用下发生断裂之前其长度的百分增加。在一种实施方式中，按照ASTM D882测定，MD方向的断裂拉伸伸长范围为50-150％，或者80-120％，或者90-100％。
不希望受理论限制，冷却时，拉伸产生的分子对齐作用有利地与结晶作用竞争，拉伸的聚合物分子紧缩成晶体网状结构，结晶区在拉伸力方向对齐。关于双轴薄膜生产的其他文献可参见美国专利第4029876和2178104号，这些专利各自通过参考全文结合于此。
此外，由本文所述类型的PP/PLA掺混物制备的薄膜可以形成多层薄膜中的一层或多层。多层薄膜的其他层可以是任何的可共挤出薄膜，例如间规聚丙烯、低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、丁烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯三元共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、尼龙等，或它们的组合。
在一种实施方式中，由本文所述类型的PP/PLA掺混物制备的取向薄膜(如，双轴向取向薄膜)是不透明的。采用密度测定，不透明薄膜的空隙含量(例如，孔隙率)为0.5-0.95克/厘米3，或者0.6-0.9克/厘米3，或者0.5-0.8克/厘米3，或者0.5-0.7克/厘米3。这种不透明薄膜可以由含PP基质、作为成穴剂和/或成穴促进剂(如PP-g-MAH)的PLA分散相(前面已描述这些组分的类型)的组合物，也采用本文前面所述的方法形成。在一种实施方式中，PP/PLA掺混物进一步包含一种或多种无机填料，例如，碳酸钙、二氧化钛、高岭土、三水合氧化铝、硫酸钙、滑石、云母、玻璃微球，或者它们的组合。这些无机填料的存在能进一步改进薄膜的不透明性。无机填料含量为1-20重量％，或者1-15重量％，或者1-10重量％。
由本文所述PP/PLA掺混物制备的BOPP薄膜与使用类似的PP均聚物或者类似的PLA均聚物制备的类似BOPP薄膜相比，显示改进的光学性质、阻隔性和/或可印刷性。
在一种实施方式中，由本文所述得到PP/PLA掺混物制备的BOPP薄膜显示提高了光泽。材料的光泽是基于光与材料表面的相互作用，更具体地，是表面以镜面方向反射光的能力。光泽通过测量光泽度随入射光角度例如45°入射角而变化(也称作“45°光泽”)来测量。在一种实施方式中，由本文所述类型的PP/PLA掺混物形成的BOPP薄膜按照ASTM D2457测定，其45°光泽为50-125，或者80-120，或者100-120。
雾度是光从材料内或材料表面散射造成的模糊的材料外观。对等于或小于30％的雾度百分数，可按照ASTM D1003-00测定材料的雾度。具有大于30％雾度百分数的材料可按照ASTM E167测定。在一种实施方式中，由本文所述类型的PP/PLA掺混物形成的BOPP薄膜按照ASTM D1003测定，其雾度百分数为8-90％，或者10-95％，或者20-90％，或者10-90％。
在一种实施方式中，由本文所述的PP/PLA掺混物形成的BOPP薄膜显示与由PP均聚物制备的BOPP薄膜相当的收缩。薄膜收缩可通过以下方式计算，首先测量冷却后在流动方向(当测量差示收缩时称作MD)的长度收缩以及流动方向的横向(当测量差示收缩时称作TD)的长度收缩。在指定温度在流动方向和流动方向的横向的收缩差乘以100％可得到百分收缩。在一种实施方式中，薄膜的收缩为1-15％。
由本文揭示的PP/PLA掺混物制备的BOPP薄膜显示改进的氧阻隔性，如降低的氧透过率(OTR)所反映的。OTR是在特定温度和相对湿度条件下氧气渗透通过薄膜时的稳态速率。通过将薄膜的一面暴露在氧气气氛中测量OTR。当氧增溶到该薄膜中并且渗透通过材料时，氮气吹扫该薄膜的另一面，将透过的氧分子送到库仑计传感器(coulometric sensor)。该值报道为透过率。将该透过率乘以材料的平均厚度，考虑该乘积为渗透率。在一种实施方式中，按照ASTM D3895测定，由本发明揭示的PP/PLA掺混物制备的1密耳厚度的BOPP薄膜100°F时的氧透过率为150-450厘米3/100英寸2/24小时，或者300-450厘米3/100英寸2/24小时，或者300-400厘米3/100英寸2/24小时，或者300-350厘米3/100英寸2/24小时，或者150-250厘米3/100英寸2/24小时。
由本文揭示的PP/PLA掺混物制备的BOPP薄膜显示提高的水蒸气透过率(WVTR)。在一种实施方式中，按照ASTM F1249测定，由本文揭示的PP/PLA掺混物制备的BOPP薄膜100°F时的水蒸气透过率为0.8-2克/100英寸2/24小时，或者0.8-1.5克/100英寸2/24小时，或者0.8-1.0克/100英寸2/24小时。
由本文揭示的PP/PLA掺混物形成的流延薄膜显示增大的表面张力。由本文揭示的PL/PLA掺混物形成的流延薄膜的表面张力可通过测定水滴和BOPP薄膜之间的接触角来测定。该接触角是液体/蒸气(如水滴)界面与薄膜表面相交的角。在一种实施方式中，薄膜具有85-110度接触角。
实施例
已经一般性地描述了本发明，给出以下实施例作为本发明的具体实施方式，用于证明本发明的实施和优点。应理解，实施例以说明方式给出，但不是用来以任何方式限制本说明书或所附权利要求书。
实施例1
对加入成穴促进剂或没有加入成穴促进剂的PP/PLA掺混物的熔体压力进行研究。通过将总石油化学品公司的聚丙烯3271与10％PLA 6201D(在挤出前预先在真空条件下于75℃干燥6小时)掺混，制备样品1。样品2通过掺混3271、10％PLA 6201和5％POLYBOND 3002制备，所述5％POLYBOND 3002含0.6％接枝在聚丙烯上的马来酸酐(MAH)(马来酸化的聚丙烯)。将该掺混的混合物在27毫米同向旋转双螺杆挤出机中挤出。该挤出机螺杆转速设定为100rpm，产量为15磅/小时。对排气口(Devolport)施加真空，以除去挤出期间产生的任何挥发物。掺混物的熔体流动速率(MFR)示于表6中。
表6
  样品   掺混物   MFR
  1   PP/PLA   2.2
  2   PP/PLA/POLYBOND   2.7
图1中显示熔体压力随挤出时间的变化。参见图1，样品2(含成穴剂)在挤出过程的前期具有较高的熔体压力。挤出过程的后期，显示样品2的熔体压力稳定，使这些样品的最终熔体压力类似。
将两个样品的挤出粒料进行压塑，然后通过原子力显微镜(AFM)表征PLA在PP中的相分散程度。两个样品的AFM图象示于图2。参见图2，两个样品都显示形成不混溶的掺混物，其中PLA(以圆形体110表示)分散在聚丙烯连续相120中。在样品1中，可看出PLA在PP中形成各种尺寸的实体，其中一些实体的尺寸大于5微米(μm)。比较的样品2(制备时加入了成穴促进剂)显示类似量的PLA110分散在PP中。不希望受理论限制，成穴促进剂，即马来酸化的聚丙烯可能在PP和PLA相之间引入某些极性相互作用和H-键合，可能一定程度有助于PLA分散。
实施例2
研究各种PP/PLA掺混物的屈服强度并与PP比较。制备三个样品3-5，各样品含有PP和PLA。样品4还含有成穴剂POLYBOND 3002，而样品5含有成穴促进剂X-10083，即高度马来酸化的PP，含有32％MAH。所有组分的量都在表7中列出。按照实施例1所述制备样品，并流延为16密耳厚度的片，使用Brückner Karo IV进行拉伸。在纵向和横向，面积拉伸比为6x6，拉伸速度为30米/分钟。材料可以在130-155℃的宽温度范围进行拉伸。
表7
  样品   说明
  3   3271/10％PLA
  4   3271/10％PLA/5％Polybond-3002
  5   3271/10％PLA/X-10083
结果示于表8并绘制在图3中。
表8
Figure BPA00001171984500161
图3是纵向的拉伸屈服强度随拉伸温度而变化的图。结果显示掺混材料可以在130-155℃温度范围进行拉伸。总之，几乎所有的材料在指定温度下可以在与纯聚丙烯树脂相当的拉伸力下进行拉伸。因此，具有PLA和/或马来酸化的PP的聚丙烯树脂适合用于双轴向取向加工。
实施例3
对由实施例2的样品(样品3-5)制备的薄膜研究其光学性质并与PP进行比较。样品3-5在135℃进行拉伸，制备BOPP薄膜。分别按照ASTM方法D1003-00和D2457测定样品以及纯聚丙烯样品的雾度和45°光泽，结果示于表9并绘制在图4中。
表9
  样品   雾度(％)   光泽(％)
  PP3271 0.5 93
  样品3PP/PLA   67.8   113.3
  样品4PP/PLA/Polybond   49.9   107.9
  样品5PP/PLA/X-10083   80.4   117.4
结果表明具有马来酸化的PP或没有马来酸化的PP的PLA的存在显著提高了双轴向取向薄膜的雾度，表明在PP/PLA取向薄膜中产生空穴。参见图4，PP/PLA掺混物(样品3)的BOPP薄膜显示其雾度百分数约为68％。样品4中存在POLYBOND-3002使雾度百分数下降至约50％，而用X-10083制备的样品5的雾度百分数约为80％。样品的45°光泽显示类似的趋势。与45°光泽为113％的样品比较，POLYBOND-3002使45°光泽降低至108％，而X-10083使45°光泽增大至117％。实施例制备的所有薄膜的光泽都比纯PP薄膜高得多。
实施例4
进一步研究在没有马来酸化的PP作为成穴剂的条件下制备的PP/PLA掺混物形成的BOPP薄膜的雾度。样品3制备的薄膜(参见实施例2)在130-135℃温度范围的6个不同拉伸温度下进行拉伸。然后测定各种条件的雾度百分数，测试结果示于表10和图5，该图中，雾度百分数作为拉伸温度的变量进行作图。
表10
  拉伸温度，℃   雾度，％
  130   88
  135   64
  140   35
  145   13
  150   14
  155   15
结果表明，在没有成穴剂的条件下制备的PP/PLA掺混物显示在较低温度拉伸时雾度提高。在130-145℃温度范围，雾度百分数随拉伸温度上升而减小。雾度百分数在145℃达到其最小值，随温度升高至155℃，雾度的变化最小。
还研究样品3在不同拉伸温度下的45°光泽。结果示于表11和图6中。
表11：
  拉伸温度，℃   45°光泽
  130   123
  135   106
  140   86
  145   56
  150   51
  155   51
图6是45°光泽随拉伸温度而变化的图。观察45°光泽随拉伸温度的变化趋势，该趋势类似于雾度随拉伸温度而变化所观察的趋势。参见图6，样品在最低拉伸温度(130℃)具有其最高光泽值。在130-145℃温度范围，样品3的45°光泽随拉伸温度上升而减小。45°光泽在145℃达到其最小值，随温度升高至155℃，45°光泽的变化最小。
还研究了样品3的表面粗糙度。不希望受理论的限制，表面雾度通常会明显影响薄膜的总雾度，因为高雾度BOPP薄膜表面通常较粗糙。在两个拉伸温度130℃和145℃，获得实施例2的样品3和4的AFM图象，分别示于图7和图8。还根据AFM图象对表面粗糙度定量，结果示于表12。Ra是最常用的参数，用来描述平均表面粗糙度，并定义为在测试长度范围测量的累积粗糙度分布曲线的绝对值。Z-范围表示在z-方向的平均位移，反映峰至谷的表面粗糙度。
表12.
Figure BPA00001171984500181
图7和图8按相同比例。参见图7，在130℃拉伸温度的样品3显示大量高振幅的非高斯宽峰220，这些峰趋于基本上重叠。相比之下，在图8中，在145℃拉伸的样品3趋向于具有少量峰230，这些峰具有低振幅，一般看上去是高斯峰。因此，于145℃拉伸的样品的表面看来比在130℃拉伸的同一样品的表面更光滑。令人感兴趣的是注意到，样品3在130℃具有高雾度百分数以及高45°光泽。这是未曾预料的，因为聚合物样品在雾度和光泽之间通常显示相反关系。例如，显示高雾度的样品通常具有低光泽。在130℃具有高雾度和高光泽的样品3产生与金属薄膜如铝箔类似的外观的独特薄膜。不希望受到理论的限制，高光泽与表面存在PLA相有关。
实施例5
通过测定这些掺混物的各自的表面张力程度，研究PP/PLA掺混物的可印刷性。具体地，测定由PP/PLA掺混物制备的薄膜的接触角并且与由聚丙烯均聚物制备的薄膜的接触角比较。由聚丙烯(总石油化学品公司的聚丙烯3271)和加有10％PLA(PLA-6201D Lot#WD0294特勒麦克尤尼泰克有限公司(Terramac Unitika Ltd))的PP/PLA掺混物制备三个样品，即，流延薄膜(样品6)、BOPP的流延片(样品7)和BOPP薄膜(样品8)。结果示于表13。
表13：
  样品   接触角   PP   PP/PLA
  6   流延薄膜   106°   102°
  7   对BOPP流延片   106°   100°
  8   BOPP薄膜   107°   106°
结果表明对由PP/PLA掺混物制备的材料的接触角仅略小于聚丙烯制备的材料的接触角。因此，PP/PLA的表面张力与聚丙烯的相当。
研究了在PP/PLA掺混物中使用不同聚丙烯均聚物对由这些掺混物制备的薄膜的可印刷性的影响。流延薄膜标为样品10-12。样品11包含总石油化学品公司的PPH5060，该产品是聚丙烯均聚物，其熔体流动速率为6克/10分钟。而样品12包含总石油化学品公司的MR 2002，该产品是用茂金属催化剂制备的聚丙烯均聚物，其熔体流动速率为15.0克/10分钟。PPH 5060和MR 2002都可以从总石油化学品公司商购。样品11和12还含有10％PLA。样品10是比较样品，其含有总石油化学品公司的3271聚丙烯均聚物。测定这些薄膜的接触角，结果示于表14。
表14.
  样品   流延薄膜   接触角
  10   PP   106°
  11   PPH5060/PLA   90°
  12   MR2002/PLA   98°
结果表明，由含PPH 5060的PP/PLA掺混物制备的薄膜的接触角略小于由含MR 2002的PP/PLA掺混物制备的薄膜的接触角，而由含MR 2002的PP/PLA掺混物制备的薄膜的接触角还略小于总石油化学品公司的3271制备的薄膜的接触角。较小接触角说明较高的表面张力，表明薄膜具有良好的可印刷性。这些结果表明，如果特定的聚丙烯树脂与PLA掺混，可以一定程度地改进流延薄膜的可印刷性。
实施例6
由实施例2的样品3制备BOPP薄膜，测定该薄膜的几种机械性能并与PP比较。在纵向(MD)测定1％正割模量，断裂拉伸强度和断裂伸长，结果示于表15并绘制在图9中。
表15
  PP3271   样品3PP/PLA
  1％正割模量，千磅/英寸2   256   244
  断裂拉伸强度，千磅/英寸2   30.5   23.8
  断裂伸长(MD)   96.7   73.6
因为PLA的模量大于PP，预期在由PP/PLA掺混物制备的薄膜中存在PLA会提高薄膜的刚性。参见图9，由PP/PLA掺混物制备的薄膜显示其1％正割模量与聚丙烯均聚物相当；PP/PLA掺混物与均聚物相比，显示降低断裂拉伸强度和断裂伸长。
实施例7
对由总石油化学品公司的3271注塑制备的试样与对含10％PLA的PP/PLA掺混物注塑制备的试样比较它们的拉伸性质，挠曲模量和悬臂梁式冲击。结果示于表16。
表16
Figure BPA00001171984500201
结果表明与BOPP薄膜不同，对注塑样品，PP/PLA掺混物具有的刚性大于PP。不希望受到理论的限制，这种观察结果可能是因为在双轴向取向时BOPP薄膜中的分界的界面的折衷(如气穴化)的结果。对注塑样品，在PP和PLA之间保持紧密的界面粘合，使得即使在PP/PLA掺混物中仍能一定程度利用PLA的高刚性。
实施例8
对由PP/PLA掺混物制备的BOPP薄膜研究其收缩、OTR和WVTR。制备两个样品，各自含PP或PP/10％PLA，分别标为样品15和16。如实施例2所述，在指定拉伸温度下使用这些样品制备BOPP薄膜。按照前面所述对各样品测定OTR、WVTR和收缩，结果示于表17中。
表17
Figure BPA00001171984500211
由表17可知，BOPP薄膜在具有PLA或者没有PLA条件下在135℃的收缩差异是最小的。当与PP比较时，观察到PP/PLA的OTR略下降。PP/PLA掺混物取向薄膜可能由于PLA组分的极性而显示对水分的透过率增大。此外，PP/PLA掺混物的薄膜于135℃拉伸时看来相对不透明，与之相比在145℃进行拉伸时看来相对透明。但是，PP/PLA掺混物在不同温度拉伸显示类似的OTR。总之，由本文所述的PP/PLA掺混物制备的取向薄膜略微提高了对氧的阻隔性，但对水分的阻隔性下降。
实施例9
研究由实施例2的样品制备的BOPP薄膜中的气穴化并与PP进行比较。在较低温度(即135℃)拉伸所有BOPP薄膜(样品3-5)显示出带有银光泽的不透明性。不希望受理论限制，相信这些结果是表示PLA分散相在双轴向取向期间起成穴剂的作用。因为气穴化与薄膜的密度相关，测定实施例2的薄膜的密度并与由聚丙烯制备的BOPP薄膜的密度进行比较。结果示于表18和19，并示于图10和11中。
表18
  135℃时，BOPP薄膜密度克/厘米3   145℃时，BOPP薄膜密度克/厘米3
  PP3271 0.87 0.88
  样品3PP/PLA   0.81   0.87
  样品4PP/PLA/Polybond   0.79   0.82
  样品5PP/PLA/X-10083   0.83   0.86
图10是PP均聚物(总石油化学品公司3371)和样品3-5的BOPP薄膜在135℃和145℃拉伸温度下的密度曲线。计算对PP/PLA掺混物预期的密度并示作参考基线300。用以下公式计算参考基线：
ΦPPρPP+ΦPLAρPLA，
其中，Φ和ρ分别是掺混物中各组分的体积分数和密度。参见图10，在较低和较高两个温度拉伸的聚丙烯薄膜看来似乎具有类似的薄膜密度。但是，PP/PLA掺混物制备的薄膜的密度低于预期值，表明在薄膜中存在空隙。不希望受到理论的限制，需要高模量分散相以促进气穴化，因为高模量分散相在双轴向取向时不会与聚丙烯基质一起发生变形或取向，因此，引起在基质-颗粒边界形成空隙。
表19
拉伸温度，℃   BOPP薄膜密度克/厘米3样品3PP/PLA   BOPP薄膜密度克/厘米3样品4PP/PLA/Polybond   BOPP薄膜密度克/厘米3样品5PP/PLA/X-10083
  130   0.76   0.71   0.82
  135   0.81   0.79   0.83
  140   0.83   0.84   0.86
  145   0.87   0.83   0.86
  150   0.86   0.84   0.85
参见图11，加入POLYBOND甚至在高拉伸温度下也促进PP薄膜的气穴化，表明马来酸化的PP(即POLYBOND)和PLA对气穴化的协同作用。但是，马来酸化程度高得多的X-10083对PP薄膜的气穴化不显示任何协同作用。由此可见，马来酸化程度合适的马来酸化的PP能促进取向PP薄膜中的PLA气穴化。
实施例10
研究高PLA含量的BOPP薄膜的密度。制备三种BOPP样品，标为样品17，18和19。样品17是由总石油化学品公司的聚丙烯3371制备，样品18是通过掺混70％总石油化学品公司聚丙烯和30％PLA 6201制备，样品19是通过掺混70％总石油化学品公司聚丙烯和30％PLA 6201以及3％Polybond制备。然后，使用Bruckner KaroIV，以30米/分钟拉伸速度和同时6x6拉伸比条件对所有样品进行双轴向取向。但是，样品18和19在这些条件下不易拉伸。将这些条件改为3米/分钟拉伸速度和同时4x4拉伸比。在约145-155℃温度范围进行拉伸。结果示于表20和图12中。
表20
  拉伸温度，℃   样品17BOPP密度，克/厘米3   样品18BOPP密度，克/厘米3   样品19BOPP密度，克/厘米3
  145   0.89   0.32   n/a
  150   0.9   0.43   n/a
  55   0.83   0.56   0.57
不希望受到理论的限制，存在大量PLA降低了拉伸力，尤其是横向拉伸力，这可能是拉伸期间气穴化的结果。图12是BOPP密度随拉伸温度而变化的图。参见图12，样品18是不相容的样品，观察到其与样品17和较低PLA含量(样品3)相比，样品18具有降低BOPP密度，如图11所示。不希望受到理论的限制，较低拉伸温度、较低拉伸速度和/或较低拉伸比更有利于薄膜气穴化，导致在样品18中观察到的较低密度。
此外，样品18和19可认为是白色和不透明的，具有粗糙表面。在光学显微镜下进一步观察样品18和19，发现这两个样品都具有大孔。
虽然示出并描述了各种实施方式，但是，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和内容下可以对其进行各种变动。本文中所述的实施方式只是举例，并不是用来构成限制。本文揭示的主题的许多变化和变动是可能的并且在本发明的范围内。清楚地指出数值范围或限值时，应理解，这些明确范围或限值包括落在该明确表示的范围或限值内的同样量级的重复范围或限值(如，约1-10包括2，3，4等；大于0.10包括0.11，0.12，0.13等)。例如，每当显示具有下限RL和上限RU的数值范围时，就具体显示了在该范围内的任何数值。具体来说，具体显示了该范围内的以下数值：R＝RL+k*(Ru-RL)，其中k是1％至100％的以1％为增量的变量，即，k为1％、2％、3％、4％、5％、…50％、51％、52％、…95％、96％、97％、98％、99％或100％。而且，还具体显示了以上定义的两个R值所限定的任何数值范围。对权利要求的任意要素使用术语“任选地”是用来表示主题要素是需要的或者可以不需要。这两个供选择的要素都规定在权利要求的范围之内。应理解，使用广义的术语，如包含、包括、具有等提供对狭义术语如由……组成，主要由……组成，主要包含等的支持。
因此，保护范围不受上面的描述的限制，而只由所附权利要求书限定，权利要求书的范围包括权利要求书的要点的所有等价内容。每一个权利要求作为本发明的一个实施方式结合在说明书中。因此，权利要求书是对本发明的实施方式的进一步描述和增加。对参考文献的讨论并未承认所讨论的参考文献就是本发明的现有技术，尤其是的公开日期是在本申请的优先权日之后的任何参考文献。本文中列举的所有专利、专利申请和出版物的内容都通过参考结合于本文，它们对本文陈述的内容提供示例性、程序上或其他细节上的补充。

Claims (25)

1.一种包含聚乳酸和聚丙烯掺混物的薄膜，其雾度约为10-95％，45°光泽约为50-125。
2.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，聚丙烯还包含聚丙烯均聚物、高结晶度聚丙烯、聚丙烯多相共聚物或者它们的组合。
3.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，聚乳酸包括聚-L-丙交酯、聚-D-丙交酯、聚-LD-丙交酯或者它们的组合。
4.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于：
以掺混物的重量计，聚丙烯的含量为51-99重量％，和
聚乳酸的含量为1-40重量％。
5.如权利要求1所述的薄膜，还包含成穴促进剂。
6.如权利要求5所述的薄膜，其特征在于，成穴促进剂包括用马来酸酐官能化的聚丙烯；马来酸酐接枝的聚丙烯；丙烯酸；烷基丙烯酸；乙烯基磺酸；丙烯酰氨基-2-甲基-丙磺酸；烷基磺酸；丙烯腈；丙烯酸酯类；或者它们的组合。
7.如权利要求5所述的薄膜，其特征在于，以掺混物重量计，成穴促进剂含量为0.5-15重量％。
8.如权利要求6所述的薄膜，其特征在于，以马来酸酐接枝的聚丙烯的重量计，马来酸酐接枝的聚丙烯包含0.2-15重量％马来酸酐。
9.如权利要求1所述的薄膜，所述薄膜还包含无机填料。
10.如权利要求9所述的薄膜，其特征在于，无机填料包括碳酸钙、二氧化钛、高岭土、三水合氧化铝、硫酸钙、滑石、云母、玻璃微球，或者它们的组合。
11.如权利要求9所述的薄膜，其特征在于，以掺混物重量计，无机填料含量为1-20重量％。
12.一种制备取向薄膜的方法，其包括：
掺混聚丙烯和聚乳酸，形成聚合物掺混物，
将聚合物掺混物成形为薄膜；和
使薄膜取向。
13.如权利要求12所述的薄膜，其1％正割模量为200-400千磅/英寸2。
14.如权利要求12所述的薄膜，其断裂拉伸强度为20-40千磅/英寸2。
15.如权利要求12所述的薄膜，断裂拉伸伸长为50-150％。
16.如权利要求12所述的取向薄膜，采用1.0-30兆帕拉伸力制备。
17.如权利要求12所述的取向薄膜，其特征在于，该薄膜是不透明的。
18.如权利要求12所示的取向薄膜，其密度为0.5-0.95克/厘米3。
19.如权利要求12所述的取向薄膜，其特征在于，薄膜的厚度为1密耳，氧透过率为300-450厘米3/100英寸2/24小时。
20.如权利要求12所述的取向薄膜，其特征在于，薄膜的厚度为1密耳，水蒸气透过率为0.8-2.0克/100英寸2/24小时。
21.一种制备注塑制品的方法，其包括：
掺混聚丙烯和聚乳酸，形成聚合物掺混物，
将聚合物掺混物注入模具中；和
形成制品。
22.如权利要求21所述的注塑制品，其拉伸模量为190-350千磅/英寸2。
23.如权利要求21所述的注塑制品，其悬臂梁式冲击强度为0.2-1.0英尺磅/英寸。
24.如权利要求12所述的注塑制品，其屈服拉伸强度为3500-6000磅/英寸2。
25.如权利要求21所述的注塑制品，其挠曲模量为150-300千磅/英寸2。
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