CN104341752A - 耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法，其是利用于聚乳酸中添加聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，以增加所得的生物可分解塑胶的耐热性。
Description
技术领域
本发明是有关于一种塑胶材料，且特别是有关于一种生物可分解塑胶材料。
背景技术
近年来，随着工商产业日新月异的脚步，塑胶制品的需求逐年增加，无论是交通运输，或物品的储存保护，塑胶制品俨然已成为工业或日常生活不可或缺的物品。
长久以来，习知的塑胶制品是使用石化原料作为主要原料。但利用石化原料所制作的塑胶制品不易分解，若随意弃置会对生态环境造成极大的负担。
常见的废弃物处理方式之一是焚化处理，若使用焚化处理来焚烧习知的塑胶废弃物，焚化后易产生有毒气体，而对环境造成伤害。此外，石化原料的来源逐渐短缺，使得习知塑胶制品的成本日益增加，开发替代且环保的塑胶制品已成为刻不容缓的议题。
由于环保意识高涨与石化原料短缺，目前开发出生物可分解塑胶，以逐渐取代传统塑胶。一般常见的生物可分解塑胶原料是聚乳酸。当生物可分解塑胶弃置于自然环境中时，所含的聚乳酸会被环境中的微生物代谢分解，而焚化生物可分解塑胶亦仅会产生水和二氧化碳，因此不会对环境造成冲击。
然而，目前生物可分解塑胶制品仍有技术上的瓶颈，而无法完全取代习知的石化产品所制备的塑胶制品。例如生物可分解塑胶制品的耐热性不佳，而使得生物可分解塑胶制品无法应用于高温环境。
有鉴于此，亟需提出一种耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法，借以改善习知的生物可分解塑胶制品的种种问题。
发明内容
因此，本发明之一态样就是在提供一种耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法，其是利用在聚乳酸中添加聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，以增加所得的生物可分解塑胶的耐热性。
本发明的另一态样是在提供一种耐热性的生物可分解塑胶，其是利用前述的制造方法来制备。
根据本发明的上述态样，提出一种耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法。在一实施例中，此制造方法是先提供一生物可分解塑胶组成物。此生物可分解塑胶组成物包含聚乳酸、聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，基于聚乳酸的使用量为100重量份，聚酯化合物的使用量为1重量份至30重量份，烷基氧化物的使用量为0.1重量份至1重量份，无机添加剂的使用量为1重量份至25重量份。
接着，对上述的生物可分解塑胶组成物进行混炼造粒步骤，以形成耐热性的生物可分解塑胶。
依据本发明的一实施例，上述的聚乳酸的光学纯度系不小于95%。
依据本发明的另一实施例，上述的聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。
依据本发明的又一实施例，上述的聚右旋乳酸与聚左旋乳酸可形成一立体异构物。
依据本发明的再一实施例，上述的聚酯化合物可包含但不限于聚己内酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇共聚酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚酰胺酯、聚对苯二甲酸乙二酯或上述化合物的任意组合。
依据本发明的又另一实施例，上述的烷基氧化物可包含但不限于烷基过氧化物、不饱和烷基环氧化合物、饱和烷基环氧化合物、不饱和烷基酰胺化合物、饱和烷基酰胺化合物或上述化合物的任意组合。
依据本发明的再另一实施例，上述的无机添加剂可包含但不限于陶瓷、黏土、云母、碳酸钙、滑石、二氧化硅或上述的任意组合。
依据本发明的更另一实施例，上述的混炼造粒步骤的温度为150℃至180℃。
根据本发明的另一态样，提供一种耐热性的生物可分解塑胶。在一实施例中，此耐热性的生物可分解塑胶是利用前述的制造方法所制备，且此耐热性的生物可分解塑胶的变形温度大于115℃。
应用本发明耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法，其是利用于聚乳酸中添加聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，以增加所得的生物可分解塑胶的耐热性。
附图说明
图1是绘示依照本发明之一实施例的耐热性的生物可分解塑胶的制造方法的流程图。
100 方法
110 提供生物可分解塑胶组成物
120 进行混炼造粒步骤
130 形成耐热性的生物可分解塑胶。
具体实施方式
承前所述，本发明提供一种耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法，其是在聚乳酸中添加聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，以增加所得的生物可分解塑胶的耐热性。
请参照图1，其是绘示依照本发明之一实施例的耐热性的生物可分解塑胶的制造方法的流程示意图。在一实施例中，此制造方法100是先进行提供生物可分解塑胶组成物的步骤110，其中生物可分解塑胶组成物包含聚乳酸、聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，且前述的生物可分解塑胶组成物不包含耦合剂或界面活性剂。在一实施例中，上述的生物可分解塑胶组成物不需耦合剂即可提升生物可分解塑胶组成物的耐热性，且本发明的生物可分解塑胶组成物不需要藉由界面活性剂即可增加组成物中的各原料间的兼容性。
在一实施例中，上述的生物可分解塑胶组成物可一次添加，或分步骤添加，以增加生物可分解塑胶组成物的均匀性。
上述的聚乳酸可包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。在一实施例中，聚左旋乳酸与聚右旋乳酸可形成一立体异构物(Sterocomplex-PLA，Sc-PLA)。在一例示中，上述的聚左旋乳酸与聚右旋乳酸的光学纯度不小于95%，倘若上述的聚左旋乳酸或聚右旋乳酸的光学纯度小于95%时，不良光学纯度则会降低耐热性的生物可分解塑胶的耐热性等物性，并降低生物可分解塑胶的结晶速率。
上述的聚酯化合物可包含但不限于聚己内酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇共聚酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚酰胺酯、聚对苯二甲酸乙二酯、其他适当的聚酯化合物或上述材料的任意混合。
聚酯化合物可增加生物可分解塑胶组成物的韧性，而增加生物可分解塑胶组成物的机械性质，进而增加生物可分解塑胶组成物的应用范围。基于聚乳酸的使用量为100重量份，聚酯化合物的使用量为1重量份至30重量份。若聚酯化合物的使用量少于1重量份时，聚酯化合物对于生物可分解塑胶的机械性质的提升效果不佳。若聚酯化合物的使用量大于30重量份时，过多的聚酯化合物会降低生物可分解塑胶组成物的耐热性。
烷基氧化物可包含但不限于烷基过氧化物、不饱和烷基环氧化合物、饱和烷基环氧化合物、不饱和烷基酰胺化合物、饱和烷基酰胺化合物、适当的烷基氧化物或上述化合物的任意组合。
前述的烷基氧化物的具体例，如：叔丁基过氧化物、叔戊基过氧化物、2,5-二甲基-2,5双(过氧化物)己烷、过氧化二叔丁基、过氧化二叔戊基、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)-3-己炔、其他适当的烷基化合物或上述化合物的任意混合。
烷基氧化物可使得前述的聚乳酸及聚酯化合物反应形成为网状化合物，而可提升生物可分解塑胶的耐热性。基于聚乳酸的使用量为100重量份，烷基氧化物的使用量为0.1重量份至1重量份。若烷基氧化物的使用量少于0.1重量份时，过少的烷基氧化物无法有效提升生物可分解塑胶的耐热性。若烷基氧化物的使用量大于1重量份时，过多的烷基氧化物会降低生物可分解塑胶的熔融指数，并增加生物可分解塑胶的熔融强度，而使得生物可分解塑胶不易利用射出成型步骤来制备。
前述的无机添加剂可包含但不限于滑石粉、碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、玻纤、奈米黏土、石英、其他适当的无机添加剂或上述材料的任意混合。无机添加剂可增加生物可分解塑胶的耐热性，其中基于聚乳酸的使用量为100重量份，无机添加剂的使用量为1重量份至25重量份。若无机添加剂的使用量少于1重量份时，过少的无机添加剂难以有效提升生物可分解塑胶的耐热性，而降低生物可分解塑胶的耐热性。若无机添加剂的使用量大于25重量份时，过多的无机添加剂会使得所制备的生物可分解塑胶变得较硬且脆，而影响生物可分解塑胶的应用范围。
进行上述的步骤110后，对前述的生物可分解塑胶组成物进行混炼造粒步骤，以形成耐热性的生物可分解塑胶，如步骤120及130所示。上述的混炼造粒步骤的温度可为150℃至180℃。
在一实施例中，进行前述混炼造粒步骤之后，此制造方法100可选择性地依序进行干燥步骤及射出成型步骤。干燥步骤系将前述的生物可分解塑胶放置于90℃的环境中，以使生物可分解塑胶的含水率低于或等于250ppm，而可避免生物可分解塑胶中的聚乳酸裂解。在一实施例中，干燥步骤的时间大于或等于4小时。
前述的射出成型步骤是将所制得的生物可分解塑胶加至混炼机中，以制得具有特定外型的生物可分解塑胶制品，其中生物可分解塑胶制品的特定外型会根据所使用的模具来决定。在一实施例中，射出成型步骤的加工温度可为150℃至180℃。在另一实施例中，射出成型步骤的加工温度可为165℃至170℃。在一实施例中，射出成型步骤的模具温度可为100℃至120℃。
在一实施例中，利用前述本发明的制造方法所制作的生物可分解塑胶的变形温度大于115℃。
值得一提的是，本发明所得的耐热性的生物可分解塑胶，其是通过在聚乳酸中添加聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，以增加所制得的生物可分解塑胶的耐热性。
以下列举数个实施例，藉此更详尽阐述本发明耐热性的生物可分解塑胶及其制造方法，然其并非用以限定本发明，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
制备生物可分解塑胶
实施例1
首先，将100重量份的聚乳酸、1重量份的聚酯化合物、0.1重量份的烷基氧化物及1重量份的无机添加剂加至搅拌桶中搅拌均匀，以形成生物可分解塑胶组成物。
接着，将此生物可分解塑胶组成物加至双螺杆押出机中(亚靖机械制)，以进行混炼造粒制程，其中双螺杆押出机的螺杆直径为30毫米，螺杆长度与直径比为24至32，压缩比为2.5至1，螺杆转速为200rpm，并于150℃至180℃的温度下来进行混炼造粒步骤，即可制得生物可分解塑胶。所得的生物可分解塑胶的变形温度系以下列的评价方式进行评价，其结果如第1表所示，其中变形温度的检测方法容后再述。
实施例2至5及比较例1
实施例2至5及比较例1是使用与实施例1的制作方法相同的制备方法，不同处在于实施例2至5及比较例1系改变生物可分解塑胶中原料的种类及使用量，其配方及评价结果如第1表所示，此处不另赘述。
评价方式
变形温度
生物可分解塑胶的变形温度是将上述实施例1至5及比较例1所制得的生物可分解塑胶放置于90℃的环境下，进行干燥步骤，以使生物可分解塑胶的含水率不大于250ppm。经过4小时后，以加工温度为150℃至185℃，且模具温度为100℃至120℃的条件对干燥的生物可分解塑胶进行射出成型步骤，而可制得生物可分解塑胶制品。
接着，依据美国材料试验协会(American Society for Testing and Materials；ASTM)的D-648法来量测上述生物可分解塑胶制品的变形温度。
由表1的结果可知，本发明通过在聚乳酸中添加聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，以增加生物可分解塑胶的耐热性，且可提升生物可分解塑胶的机械性质，而可增加生物可分解塑胶的应用范围。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术领域中任何具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
表1
Claims (9)
1.耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于，包含：
提供一生物可分解塑胶组成物，其中该生物可分解塑胶组成物包含聚乳酸、聚酯化合物、烷基氧化物及无机添加剂，基于该聚乳酸的使用量为100重量份，该聚酯化合物的使用量为1重量份至30重量份，该烷基氧化物的使用量为0.1重量份至1重量份，该无机添加剂的使用量为1重量份至25重量份；以及
对该生物可分解塑胶组成物进行一混炼造粒步骤，以形成一耐热性的生物可分解塑胶。
2.根据权利要求1所述的一种耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：所述耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其中该聚乳酸的光学纯度不小于95%。
3.根据权利要求1所述的一种耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中该聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。
4.根据权利要求3所述的一种耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中该聚右旋乳酸与该聚左旋乳酸形成立体异构物。
5.根据权利要求1所述的一种耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中该聚酯化合物是选自于聚己内酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇共聚酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚酰胺酯、聚对苯二甲酸乙二酯以及上述的任意组合所组成之一族群。
6.根据权利要求1所述的一种耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中该烷基氧化物是选自于烷基过氧化物、不饱和烷基环氧化合物、饱和烷基环氧化合物、不饱和烷基酰胺化合物、饱和烷基酰胺化合物以及上述的任意组合所组成之一族群。
7.根据权利要求1所述的一种耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中该无机添加剂是选自于由陶瓷、黏土、云母、碳酸钙、滑石、二氧化硅以及上述的任意组合所组成之一族群。
8.根据权利要求1所述的一种耐热性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中该混炼造粒步骤的温度为150℃至180℃。
9.一种耐热性的生物可分解塑胶，其特征在于：其是利用如权利要求1至8中任一项所述的耐热性的生物可分解塑胶的制造方法所制备，其中该耐热性的生物可分解塑胶的变形温度大于115℃。
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