CN111662537A - 生物可分解塑胶组成物及其制作方法 - Google Patents
生物可分解塑胶组成物及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111662537A CN111662537A CN201910644067.1A CN201910644067A CN111662537A CN 111662537 A CN111662537 A CN 111662537A CN 201910644067 A CN201910644067 A CN 201910644067A CN 111662537 A CN111662537 A CN 111662537A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- biodegradable plastic
- biodegradable
- plastic composition
- carbonate
- modifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 98
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 16
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 40
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims abstract description 31
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229920000229 biodegradable polyester Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000004622 biodegradable polyester Substances 0.000 claims abstract description 30
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims abstract description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 37
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 24
- -1 polysaccharide compound Chemical class 0.000 claims description 24
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 claims description 6
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 claims description 6
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920009537 polybutylene succinate adipate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004630 polybutylene succinate adipate Substances 0.000 claims description 4
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 239000005014 poly(hydroxyalkanoate) Substances 0.000 claims description 3
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000903 polyhydroxyalkanoate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 3
- NKALBSBRIJPELB-UHFFFAOYSA-N butanedioic acid;3,8-dioxabicyclo[8.2.2]tetradeca-1(12),10,13-triene-2,9-dione Chemical compound OC(=O)CCC(O)=O.O=C1OCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 NKALBSBRIJPELB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 9
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 229920001896 polybutyrate Polymers 0.000 description 5
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 5
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 4
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical class OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229920001634 Copolyester Polymers 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical compound ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Natural products OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920002961 polybutylene succinate Polymers 0.000 description 2
- 239000004631 polybutylene succinate Substances 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010007269 Carcinogenicity Diseases 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010074268 Reproductive toxicity Diseases 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007670 carcinogenicity Effects 0.000 description 1
- 231100000260 carcinogenicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006237 degradable polymer Polymers 0.000 description 1
- UQLDLKMNUJERMK-UHFFFAOYSA-L di(octadecanoyloxy)lead Chemical compound [Pb+2].CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCCCCCCCCCCC([O-])=O UQLDLKMNUJERMK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N n-Decanedioic acid Natural products OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYLRKRLDQUXYKB-UHFFFAOYSA-N nickel;triphenylphosphane Chemical compound [Ni].C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1.C1=CC=CC=C1P(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 UYLRKRLDQUXYKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007696 reproductive toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000372 reproductive toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L3/00—Compositions of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
- C08L3/02—Starch; Degradation products thereof, e.g. dextrin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/06—Biodegradable
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/08—Polymer mixtures characterised by other features containing additives to improve the compatibility between two polymers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种生物可分解塑胶组成物及其制作方法，用于制作生物可分解塑胶。生物可分解塑胶组成物包括生物可分解聚酯、多糖体以及改良剂。改良剂用以使多糖体与生物可分解聚酯进行混炼以获得生物可分解塑胶。生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。
Description
技术领域
本发明涉及一种塑胶组成物及其制作方法，尤其涉及一种生物可分解塑胶组成物及其制作方法。
背景技术
生物可分解的多糖体混炼塑胶(polysaccharides compounded plastics)是利用混炼加工技术(compounding technology)将自然界可自然分解的多糖体(polysaccharides)材料与生物可分解聚酯(biodegradable polyesters)结合而形成。其中，多糖体具有降低制作成本与调控生物分解性的功能。然而，添加过多的多糖体却会使生物可分解塑胶的延展性及韧性下降，致使产品应用受到限制。
目前，塑胶加工中所使用的物性改良剂通常为邻苯酯类化合物，可用来提高塑胶的延展性及韧性，但研究却证实邻苯酯类化合物具有生殖毒性以及部分具有致癌性。此外，虽然应用于生物可分解塑胶中较常见的改良剂为柠檬酸酯类及癸二酸酯类塑化剂，但这些改良剂对生物可分解塑胶的延展性及韧性的改善效果有限。
发明内容
本发明提供一种生物可分解塑胶组成物及其制作方法，用以制作生物可分解塑胶，且上述的生物可分解塑胶具有较佳的拉伸强度、较佳的延伸率以及较优异的韧性。
本发明的生物可分解塑胶组成物，用于制作生物可分解塑胶。生物可分解塑胶组成物包括生物可分解聚酯、多糖体以及改良剂。改良剂用以使多糖体与生物可分解聚酯进行混炼以获得生物可分解塑胶。生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。
在本发明的一实施例中，以生物可分解塑胶组成物的总重量计，多糖体的含量为35重量％至45重量％、生物可分解聚酯的含量为44重量％至54重量％、改良剂的含量为1重量％至5重量％。
在本发明的一实施例中，上述的改良剂包括由式1表示的化合物：
[式1]
其中x为整数8至35，y为整数30至74。
在本发明的一实施例中，上述的改良剂包括低聚醚碳酸酯，且低聚醚碳酸酯系由碳酸酯类化合物经开环聚合反应制得。
在本发明的一实施例中，上述的碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的改良剂的数目平均分子量为2119Da至6836Da。
在本发明的一实施例中，上述的改良剂的重量平均分子量为2918Da至9542Da。
在本发明的一实施例中，上述的生物可分解塑胶的杨氏模数为300MPa至500MPa。
在本发明的一实施例中，上述的生物可分解聚酯可包括聚对苯二甲酸-ε-己内酯丁二酯(poly(butylene terephthalate-ε-caprolactone)，PBTCL)、聚对苯二甲酸己二酸丁二酯(poly(butylene adipate-co-terephthalate)，PBAT)、聚对苯二甲酸癸二酸丁二酯(poly(butylene sebacate-co-terephthalate)，PBSbT)、聚(对苯二甲酸丁二酸丁二酯)共聚物(poly(butylene succinate-co-terephthalate)，PBST)、聚丁二醇琥珀酸酯(polybutylene succinate，PBS)、聚琥珀酸丁二醇己二酸酯(poly(butylene succinate-co-adipate)，PBSA)、聚己内酯(polycaprolactone，PCL)、聚乳酸(polylatic acid，PLA)、聚羟基烷酸酯(polyHydroxyAlkanoate，PHA)、聚乙醇酸(polyglycolic acid，PGA)或其组合。
在本发明的一实施例中，上述的多糖体包括淀粉或纤维素。
在本发明的一实施例中，上述的生物可分解塑胶能提升3～4倍的拉伸强度及4～5倍的延伸率。
本发明的生物可分解塑胶组成物的制作方法包括以下步骤。提供混合物，包括生物可分解聚酯、多糖体以及改良剂。进行混炼加工制造，以使混合物中的多糖体与生物可分解聚酯混炼成生物可分解塑胶。其中，生物可分解塑胶组成物具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。
在本发明的一实施例中，上述低聚醚碳酸酯的制作方法包括以下步骤。首先，提供碳酸酯类化合物以及氢氧化钾于改质设备中，其中氢氧化钾与碳酸酯类化合物的摩尔数的比值为1/500至1/1500。接着，于160℃至220℃的反应温度下，反应2小时至8小时。
基于上述，本发明的生物可分解塑胶组成物及其制作方法可用于制作生物可分解塑胶。其中，生物可分解塑胶组成物包括生物可分解聚酯、多糖体以及改良剂。改良剂用以使多糖体与生物可分解聚酯进行混炼以获得生物可分解塑胶。生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。因此，本发明所提供的生物可分解塑胶组成物及其制作方法，可用以制作出具有较佳的拉伸强度、较佳的延伸率以及较优异的韧性的生物可分解塑胶。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的一实施例中的改质设备的示意图。
【符号说明】
A：温控器
B：搅拌马达兼扭力记录器
C：搅拌棒
D：热电偶
E：玻璃反应瓶
F：加热包
G：氮气钢瓶
H：冷凝管
I：冷冻循环槽
具体实施方式
以下，将详细描述本发明的实施例。然而，这些实施例为例示性，且本发明揭示不限于此。
在本实施例中，生物可分解塑胶组成物可用于制作生物可分解塑胶。生物可分解塑胶组成物可包括生物可分解聚酯、多糖体以及改良剂。其中，改良剂用以使多糖体与生物可分解聚酯进行混炼以获得生物可分解塑胶。生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。
以下将就本实施例进行说明，但本发明并不限于此。
生物可分解聚酯
本实施例的生物可分解聚酯例如是二元酸二元醇共聚酯，但不以此为限。二元酸二元醇共聚酯是由不同碳数的二元醇化合物与脂肪族二元酸化合物或芳香族二元酸化合物进行酯化反应及缩聚合反应所形成。其中，根据单体种类及比例的不同，可合成具有不同机械性质及物理性质的生物可分解聚酯。
本实施例的生物可分解聚酯可包括聚对苯二甲酸-ε-己内酯丁二酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二酯、聚对苯二甲酸癸二酸丁二酯、聚(对苯二甲酸丁二酸丁二酯)共聚物、聚丁二醇琥珀酸酯、聚琥珀酸丁二醇己二酸酯、聚己内酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚乙醇酸或其组合，但不以此为限。
在本实施例中，以生物可分解塑胶组成物的总重量计，生物可分解聚酯的含量例如为40重量％至60重量％，较佳为44重量％至54重量％，更佳为47重量％至50重量％。
多糖体
本实施例的多糖体可为自然界中可自然分解的高分子，例如是淀粉或纤维素，但不以此为限。其中，多糖体可与生物可分解聚酯混炼成生物可分解塑胶，以降低产品成本，并可对生物分解性(例如分解时间周期)进行调控。
在本实施例中，以生物可分解塑胶组成物的总重量计，多糖体的含量例如为30重量％至50重量％，较佳为35重量％至45重量％，更佳为38重量％至42重量％。
改良剂
本实施例的改良剂可用以使多糖体与生物可分解聚酯进行混炼，以形成生物可分解塑胶。其中，改良剂的数目平均分子量为2119Da至6836Da。改良剂的重量平均分子量为2918Da至9542Da。此外，改良剂还可用来提升生物可分解塑胶的物性，包括拉伸强度(Tensile strength)以及延伸率(Elongation)。
本实施例的改良剂包括由式1表示的化合物：
[式1]
其中，x为8至35的整数，y为30至74的整数。
本实施例的改良剂包括低聚醚碳酸酯(Low molecular weight polyethyleneether carbonate，LPEEC)，是由碳酸酯类化合物经开环聚合反应制得。其中，碳酸酯类化合物可包括碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)、碳酸丙烯酯(propylene carbonate，PC)或其组合，但不以此为限。
特别说明的是，碳酸乙烯酯是一种有机溶剂，可作为锂电池电解液或酸性气体的吸收剂，也可作为高分子合成的原料，如聚碳酸酯、不饱和聚酯及聚氨酯等。早期碳酸乙烯酯是用光气法制备，但由于光气法具有高毒性且对于环境的污染严重，已被禁止。然而，本实施例的碳酸乙烯酯的生产方式是利用二氧化碳与环氧乙烷通过加成反应来制备，因此可避免毒性及污染，且对于二氧化碳的去化有正面的效益。
在本实施例中，以生物可分解塑胶组成物的总重量计，改良剂的含量例如为1重量％至10重量％，较佳为1重量％至5重量％，更佳为2重量％至4重量％。
以下将说明多个实验，更具体地描述本发明的生物可分解塑胶组成物。虽然描述了以下实验，但是在不逾越本发明范畴的情况下，可适当地改变所用材料、其量及比率、处理细节以及处理流程等等。因此，不应根据下文所述的实验对本发明作出限制性的解释。以下将列举实施例详细说明本发明，但本发明并不局限于这些实施例所揭示的内容。
<制作低聚醚碳酸酯(LPEEC)>
在一些实施例中，低聚醚碳酸酯可由碳酸乙烯酯经过开环聚合反应后得到。因此，可先利用二氧化碳(CO2)与环氧乙烷(C2H4O)并通过加成反应制备而得碳酸乙烯酯，如反应式1所示。反应过程中可添加催化剂来加速反应进行，且催化剂可以是双(三苯基磷)镍([(C6H5)3P]2Ni)，但并不以此为限。
[反应式1]
接着，利用图1的改质设备对碳酸乙烯酯进行改质，亦即使碳酸乙烯酯经过开环聚合反应后而得到低聚醚碳酸酯，如反应式2所示。在反应式2中，x为8至35的整数，y为30至74的整数。
[反应式2]
图1为本发明的一实施例中的改质设备的示意图。请参照图1，改质设备包括：温控器A、搅拌马达兼扭力记录器B、搅拌棒C、热电偶D、玻璃反应瓶E、加热包F、氮气钢瓶G、冷凝管H以及冷冻循环槽I。在本实施例中，首先将所需量的碳酸乙烯酯(EC)单体置于改质设备的玻璃反应瓶E中，然后根据表1的改质条件设定加入氢氧化钾(KOH)(使KOH与EC的摩尔数的比值为1/500至1/1500)、通入氮气、搅拌马达B设定转速600rpm。接着，进一步调控温控器A让加热包F升温，当玻璃反应瓶E内部温度到达设定温度(160℃、180℃、200℃、220℃)则开始计算改质反应时间(2hr、4hr、6hr、8hr)。当反应时间到达时，停止加温及停止搅拌，以得到含有低聚醚碳酸酯的样品。待样品的温度下降至室温后，收集样品于血清瓶中保存，以作为生物可分解塑胶组成物中的改良剂。
表1
<制作生物可分解塑胶>
根据表2的生物可分解塑胶组成物的配方，以混炼加工技术于挤压机中制作出生物可分解塑胶。其中PBAT可作为生物可分解聚酯，玉米淀粉可作为多糖体，且EC作为比较例1～4的改良剂、表1序号1中的低聚醚碳酸酯(LPEEC)作为实验例1的改良剂。其中，LPEEC是EC经由表1的改质条件(KOH/EC＝1/1000(mol/mol)、反应温度200℃、反应时间2hr)反应后所得。
表2
<机械性质测试>
接着，将根据表2的生物可分解塑胶组成物所制成的生物可分解塑胶进行机械性质测试，结果如表3所示。详细来说，在本实施例中，机械性质测试的项目包括拉伸强度(tensile strength)、延伸率(elongation)以及杨氏模数(Young’s modulus)。其中，拉伸强度为测试材料承受拉伸时抵抗断裂的能力或材料不致断裂所能承受的最大拉力。延伸率为测试材料承受拉伸时，相较于原本长度所变形至材料试样断裂前的百分比。一般来说延伸率越大，代表材料的延展性越大，较适合作为膜类产品。杨氏模数为抗张强度与延伸率的比值，因此当杨氏模数太大，则表示材料越硬脆且延展性低。反之，当杨氏模数太小，则表示材料太软弱。而适中的杨氏模数，则可展现材料的强韧性。在本实施例中，杨氏模数例如为300MPa至500MPa，较佳为310MPa至400MPa，更佳为330MPa至360MPa。
表3
| 拉伸强度(MPa) | 延伸率(％) | 杨氏模数(MPa) | |
| 比较例1 | 2.2±0.1 | 11.0±2.3 | 531.5±43.1 |
| 比较例2 | 2.2±0.4 | 15.0±1.1 | 611.3±10.9 |
| 比较例3 | 5.5±0.8 | 45.0±5.2 | 453.2±17.0 |
| 比较例4 | 2.4±0.4 | 29.6±6.0 | 570.9±23.4 |
| 实验例1 | 3.3±0.7 | 83.1±8.8 | 341.0±38.3 |
根据表3的结果可知，相较于比较例1～4(使用EC作为改良剂)，实验例1(使用表1序号1中的低聚醚碳酸酯作为改良剂)的生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度、大于81％的延伸率以及介于330MPa至360MPa之间的杨氏模数。也就是说，相较于比较例1～4，实验例1的生物可分解塑胶具有较佳的延展性以及韧性。
以下分别探讨以不同的反应时间、反应温度或KOH浓度所制作低聚醚碳酸酯，其对于混炼后的生物可分解塑胶的机械性质的测试结果。
<不同反应时间的探讨>
分别利用表1中的序号1～4所制作的低聚醚碳酸酯作为改良剂，接着将PBAT与玉米淀粉混炼成生物可分解塑胶(实验例1～4)。然后，测试实验例1～4的生物可分解塑胶的机械性质，结果如表4所示。其中，在序号1～4的反应条件中，固定反应温度为200℃、固定KOH浓度为KOH/EC＝0.001mol/mol、改变反应时间依序为2hr、4hr、6hr及8hr。
表4
根据表4的结果可知，相较于比较例4，实验例1～4的生物可分解塑胶皆具有大于3MPa的拉伸强度、大于81％的延伸率以及介于212MPa至432MPa之间的杨氏模数。其中，相较于实验例1、4，
实验例2～3同时具有更佳的拉伸强度(大于4MPa)、延伸率(大于100％)以及杨氏模数(小于300MPa)。也就是说，以4～6小时的反应时间所制作的低聚醚碳酸酯，可使生物可分解塑胶具有更佳的延展性以及韧性。更进一步来说，相较于比较例4的拉伸强度及延伸率，
实验例3可提升约3～4倍的拉伸强度及4～5倍的延伸率。
<不同反应温度的探讨>
分别利用表1中的序号5～8所制作的低聚醚碳酸酯作为改良剂，接着将PBAT与玉米淀粉混炼成生物可分解塑胶(实验例5～8)。然后，测试实验例5～8的生物可分解塑胶的机械性质，结果如表5所示。其中，在序号5～8的反应条件中，固定反应时间为6hr、固定KOH浓度为KOH/EC＝0.001mol/mol、改变反应温度依序为160℃、180℃、200℃及220℃。
表5
| 反应温度(℃) | 拉伸强度(MPa) | 延伸率(％) | 杨氏模数(MPa) | |
| 比较例4 | 0 | 2.4±0.4 | 29.6±6.0 | 570.9±23.4 |
| 实验例5 | 160 | 4.4±0.2 | 84.8±7.0 | 383.6±10.0 |
| 实验例6 | 180 | 4.2±0.2 | 86.0±5.3 | 305.4±38.1 |
| 实验例7 | 200 | 7.8±0.2 | 141.6±0.5 | 249.2±14.2 |
| 实验例8 | 220 | 5.3±0.5 | 120.5±2.0 | 381.7±24.1 |
根据表5的结果可知，相较于比较例4，实验例5～8的生物可分解塑胶皆具有大于3MPa的拉伸强度、大于81％的延伸率以及介于249MPa至383MPa之间的杨氏模数。其中，相较于实验例5～6、8，实验例7同时具有更佳的拉伸强度(大于4MPa)、延伸率(大于100％)以及杨氏模数(小于300MPa)。也就是说，以200℃的反应温度所制作的低聚醚碳酸酯，可使生物可分解塑胶具有更佳的延展性以及韧性。
<不同KOH浓度的探讨>
分别利用表1中的序号9～11所制作的低聚醚碳酸酯作为改良剂，接着将PBAT与玉米淀粉混炼成生物可分解塑胶(实验例5～8)。然后，测试实验例9～11的生物可分解塑胶的机械性质，结果如表6所示。其中，在序号9～11的反应条件中，固定反应时间为6hr、固定反应温度为200℃、改变KOH浓度依序为KOH/EC＝1/1500、1/1000、1/500mol/mol。
表6
根据表6的结果可知，相较于比较例4，实验例9～11的生物可分解塑胶皆具有大于3MPa的拉伸强度、大于81％的延伸率以及介于249MPa至251MPa之间的杨氏模数。其中，实验例9～11同时具有更佳的拉伸强度(大于4MPa)、延伸率(大于100％)以及杨氏模数(小于300MPa)。也就是说，以KOH/EC＝1/1500、1/1000或1/500mol/mol的KOH浓度所制作的低聚醚碳酸酯，可使生物可分解塑胶具有更佳的延展性以及韧性。
综上所述，本发明的生物可分解塑胶组成物及其制作方法可用于制作生物可分解塑胶。其中，生物可分解塑胶组成物包括生物可分解聚酯、多糖体以及改良剂。改良剂用以使多糖体与生物可分解聚酯进行混炼以获得生物可分解塑胶。生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。因此，本发明所提供的生物可分解塑胶组成物及其制作方法，可用以制作出具有较佳的拉伸强度、较佳的延伸率以及较优异的韧性的生物可分解塑胶。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (20)
1.一种生物可分解塑胶组成物，用以制作生物可分解塑胶，包括：
生物可分解聚酯；
多糖体；以及
改良剂，用以使所述多糖体与所述生物可分解聚酯进行混炼以获得所述生物可分解塑胶，其中所述生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。
2.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中以所述生物可分解塑胶组成物的总重量计，所述多糖体的含量为35重量％至45重量％、所述生物可分解聚酯的含量为44重量％至54重量％、所述改良剂的含量为1重量％至5重量％。
3.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述改良剂包括由式1表示的化合物：
式1
其中x为整数8至35，y为整数30至74。
4.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述改良剂包括低聚醚碳酸酯，且所述低聚醚碳酸酯是由碳酸酯类化合物经开环聚合反应制得。
5.根据权利要求4所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或其组合。
6.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述改良剂的数目平均分子量为2119Da至6836Da。
7.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述改良剂的重量平均分子量为2918Da至9542Da。
8.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述生物可分解塑胶的杨氏模数为300MPa至500MPa。
9.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述生物可分解聚酯包括聚对苯二甲酸-ε-己内酯丁二酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二酯、聚对苯二甲酸癸二酸丁二酯、聚(对苯二甲酸丁二酸丁二酯)共聚物、聚丁二醇琥珀酸酯、聚琥珀酸丁二醇己二酸酯、聚己内酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、聚乙醇酸或其组合。
10.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述多糖体包括淀粉或纤维素。
11.根据权利要求1所述的生物可分解塑胶组成物，其中所述生物可分解塑胶能提升3～4倍的拉伸强度及4～5倍的延伸率。
12.一种生物可分解塑胶组成物的制作方法，包括：
提供生物可分解聚酯、多糖体以及改良剂；
进行混炼加工制造，以使所述多糖体与所述生物可分解聚酯混炼成生物可分解塑胶，其中所述生物可分解塑胶具有大于3MPa的拉伸强度以及大于81％的延伸率。
13.根据权利要求12所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中以所述生物可分解塑胶组成物的总重量计，所述多糖体的含量为重量35％至45重量％、所述生物可分解聚酯的含量为44重量％至54重量％、所述改良剂的含量为1重量％至5重量％。
14.根据权利要求12所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中所述改良剂包括由式1表示的化合物：
式1
其中x为整数8至35，y为整数30至74。
15.根据权利要求12所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中所述改良剂包括低聚醚碳酸酯，且所述低聚醚碳酸酯是由碳酸酯类化合物经开环聚合反应制得。
16.根据权利要求15所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中所述碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或其组合。
17.根据权利要求15所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中所述低聚醚碳酸酯的制作方法包括：
提供碳酸酯类化合物以及氢氧化钾于改质设备中，其中所述氢氧化钾与所述碳酸酯类化合物的摩尔数的比值为1/500至1/1500；以及
于160℃至220℃的反应温度下，反应2小时至8小时。
18.根据权利要求12所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中所述改良剂的数目平均分子量为2119Da至6836Da。
19.根据权利要求12所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中所述改良剂的重量平均分子量为2918Da至9542Da。
20.根据权利要求12所述的生物可分解塑胶组成物的制作方法，其中所述生物可分解塑胶的杨氏模数为300MPa至500MPa。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW108107687A TWI697522B (zh) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 生物可分解塑膠組成物及其製作方法 |
| TW108107687 | 2019-03-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111662537A true CN111662537A (zh) | 2020-09-15 |
| CN111662537B CN111662537B (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=72334893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910644067.1A Active CN111662537B (zh) | 2019-03-07 | 2019-07-17 | 生物可分解塑胶组成物及其制作方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11326052B2 (zh) |
| CN (1) | CN111662537B (zh) |
| TW (1) | TWI697522B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114426761A (zh) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 财团法人工业技术研究院 | 生物可分解聚酯材料及其制造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116515259A (zh) * | 2023-04-28 | 2023-08-01 | 江门市扬帆实业有限公司 | 一种基于pbat和pla的可降解塑料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW552290B (en) * | 2001-12-21 | 2003-09-11 | Shang Chih Chemical Industry C | Biodegradable blend composition of starch and plastic, and production method therefor |
| CN101775129A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-14 | 东南大学 | 一种制备聚醚碳酸酯多元醇的方法 |
| CN103261269A (zh) * | 2010-10-11 | 2013-08-21 | 诺沃梅尔公司 | 聚合物共混物 |
| CN104974450A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-14 | 杭州龙勤新材料科技有限公司 | 一种聚氯乙烯塑料组合物 |
| CN108948680A (zh) * | 2017-05-18 | 2018-12-07 | 济宁明升新材料有限公司 | 一种淀粉改性全生物基pbsa生物降解塑料及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7410783B2 (en) | 2006-05-12 | 2008-08-12 | Tatung University | Method for producing biodegradable polyester |
| TW200844168A (en) * | 2007-05-14 | 2008-11-16 | Univ Far East | Biodegradable polymer composite material having water cross-linking property and manufacturing method thereof |
| TWI510540B (zh) | 2013-02-01 | 2015-12-01 | Tatung Co | 生物可分解性聚酯 |
| TWI605083B (zh) * | 2016-05-25 | 2017-11-11 | 鴻明環保科技股份有限公司 | 生物可降解發泡材及其製品 |
-
2019
- 2019-03-07 TW TW108107687A patent/TWI697522B/zh active
- 2019-07-17 CN CN201910644067.1A patent/CN111662537B/zh active Active
-
2020
- 2020-01-09 US US16/739,089 patent/US11326052B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW552290B (en) * | 2001-12-21 | 2003-09-11 | Shang Chih Chemical Industry C | Biodegradable blend composition of starch and plastic, and production method therefor |
| CN101775129A (zh) * | 2010-02-04 | 2010-07-14 | 东南大学 | 一种制备聚醚碳酸酯多元醇的方法 |
| CN103261269A (zh) * | 2010-10-11 | 2013-08-21 | 诺沃梅尔公司 | 聚合物共混物 |
| CN104974450A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-14 | 杭州龙勤新材料科技有限公司 | 一种聚氯乙烯塑料组合物 |
| CN108948680A (zh) * | 2017-05-18 | 2018-12-07 | 济宁明升新材料有限公司 | 一种淀粉改性全生物基pbsa生物降解塑料及其制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114426761A (zh) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 财团法人工业技术研究院 | 生物可分解聚酯材料及其制造方法 |
| CN114426761B (zh) * | 2020-10-29 | 2023-09-08 | 财团法人工业技术研究院 | 生物可分解聚酯材料及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111662537B (zh) | 2022-08-30 |
| TWI697522B (zh) | 2020-07-01 |
| TW202033657A (zh) | 2020-09-16 |
| US20200283621A1 (en) | 2020-09-10 |
| US11326052B2 (en) | 2022-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Södergård et al. | Properties of lactic acid based polymers and their correlation with composition | |
| Shi et al. | Physical and degradation properties of binary or ternary blends composed of poly (lactic acid), thermoplastic starch and GMA grafted POE | |
| KR101760965B1 (ko) | 폴리에스테르 혼합물의 연속 제조 방법 | |
| Murcia Valderrama et al. | PLGA barrier materials from CO2. The influence of lactide co-monomer on glycolic acid polyesters | |
| US9217056B2 (en) | Polymers, the process for the synthesis thereof and compositions comprising same | |
| WO2009146109A1 (en) | Bioderived plasticizer for biopolymers | |
| CN111662537B (zh) | 生物可分解塑胶组成物及其制作方法 | |
| CN107257814B (zh) | 可生物降解的共聚酯组合物 | |
| WO2008013058A1 (fr) | Composition de résine d'acide polylactique et corps moulé associé | |
| TWI784912B (zh) | 生物可降解的聚酯樹脂、其製備方法及包含其之生物可降解的聚酯薄膜 | |
| Quattrosoldi et al. | Fully biobased, elastomeric and compostable random copolyesters of poly (butylene succinate) containing Pripol 1009 moieties: Structure-property relationship | |
| KR20160149249A (ko) | 폴리락티드계 조성물 | |
| WO2013119450A1 (en) | Bioderived compatibilizer for biopolymers | |
| JP5223347B2 (ja) | 樹脂組成物及びその製造方法、並びに共重合体 | |
| JPH08120165A (ja) | ポリエステル樹脂組成物 | |
| KR20170021324A (ko) | 폴리-락타이드-기재 중합체를 포함하는 조성물 | |
| US6747092B2 (en) | Aliphatic polyester compounds having highly branched structure as a plasticizer of polyvinylchloride and flexible polyvinylchloride blend containing the same | |
| Sitompul et al. | Improvement of properties of poly (L-lactic acid) through solution blending of biodegradable polymers | |
| Eang et al. | Polyester-based polyurethanes derived from alcoholysis of polylactide as toughening agents for blends with shape-memory properties | |
| JP3424275B2 (ja) | ラクタイド系共重合体の製造法 | |
| TW201741375A (zh) | 包含除水劑之可撓性聚乳酸樹脂組成物 | |
| JP2006274252A (ja) | 低分岐度高分子量脂肪族ポリエステル、成形品及びフィルム | |
| JP2006152196A (ja) | 生分解性樹脂組成物 | |
| CN115197396B (zh) | 一种聚山梨酯改性聚乳酸型聚氨酯的制备方法 | |
| CN113493598B (zh) | 一种生物降解聚酯及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |