ES2827017T3 - Composición de poliéster biodegradable - Google Patents

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Tongmin Cai
Xianbo Huang
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Kai Xiong
Hui Yang
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Abstract

Una composición de poliéster biodegradable que comprende los siguientes componentes en partes en peso: i) 65 a 95 partes del poliéster alifático-aromático biodegradable; ii) 5 a 35 partes del ácido poliláctico; iii) 5 a 25 partes de la carga orgánica y/o la carga inorgánica, en la que, en base al peso total de la composición de poliéster biodegradable, un contenido en peso de metacrilato de glicidilo es 0,05 ppm-10 ppm.

Description

DESCRIPCIÓN
Composición de poliéster biodegradable
Campo técnico
La presente invención pertenece a un campo de modificación de material macromolecular y se refiere específicamente a una composición de poliéster biodegradable con una excelente propiedad superficial de material de película.
Antecedentes
El poliéster biodegradable es un tipo de material macromolecular que utiliza recursos biológicos como materia prima. Con respecto a un polímero a base de petróleo que utiliza recursos petroquímicos como materia prima, el poliéster biodegradable se puede degradar durante un proceso de efecto biológico o bioquímico o en un entorno biológico, siendo un material degradable muy activo en la presente investigación de plásticos biodegradables y uno de los mejores materiales degradables en aplicaciones comerciales.
El poliéster biodegradable cuyo sustrato es poliéster alifático-aromático y ácido poliláctico, generalmente causa fenómenos como agujeros rotos y rayas blancas, en una superficie de material de película durante el moldeo por soplado de película, lo que afecta una propiedad de aspecto de la superficie del material de película, debido a una compatibilidad relativamente baja entre el poliéster alifático-aromático y el ácido poliláctico. Para mejorar la compatibilidad de estos, un método convencional es añadir un copolímero que contiene grupo epoxi y está basado en estireno, acrilato y/o metacrilato, o añadir un extensor de cadena como diisocianato (CN103687902A, CN 102712766 B). La adición de una cantidad adecuada del extensor de cadena mejora en gran medida la compatibilidad entre el poliéster alifático-aromático y el ácido poliláctico y optimiza una propiedad superficial del material de película. Sin embargo, debido a las fluctuaciones de factores como la cantidad añadida del extensor de cadena y la temperatura de procesamiento, una reacción de extensión de cadena tenderá a causar fenómenos como una extensión de cadena insuficiente o una extensión de cadena excesiva, dando como resultado un punto plástico (un punteado) que es difícil de plastificar en la superficie del material de película. Esto genera una gran demanda en una tecnología de modificación y una tecnología de procesamiento y es difícil satisfacer una producción continua a gran escala. Además, US2007027247 describe una composición de resina de poliéster biodegradable que comprende resina de poliéster biodegradable que contiene unidades de ácido a- y/o p-hidroxicarboxílico (50% en moles o más), compuesto de éster de ácido (met)acrílico y silicato estratificado. El artículo moldeado obtenido es excelente en resistencia al calor y resistencia mecánica y tiene buen aspecto.
La presente invención sorprendentemente descubre mediante investigación que al añadir una cantidad traza de metacrilato de glicidilo en una fórmula elegida de la composición de poliéster biodegradable y controlar un contenido en peso de metacrilato de glicidilo que finalmente permanece en la composición de poliéster biodegradable como 0,05ppm-10ppm, la compatibilidad entre el poliéster alifático-aromático y el ácido poliláctico en la composición de poliéster biodegradable se pueden mejorar en gran medida, lo que permite que la composición de poliéster biodegradable tenga una excelente propiedad superficial del material de película, y no se produce punteado en el material de película debido a la fluctuación de la técnica de procesamiento.
Sumario de la invención
Un objetivo de la presente invención es proporcionar una composición de poliéster biodegradable. Añadiendo una cantidad traza de metacrilato de glicidilo a la composición, se permite que la composición de poliéster biodegradable preparada tenga una propiedad superficial excelente del material de película y no se produce punteado en el material de película debido a una fluctuación de la técnica de procesamiento.
El objetivo anterior de la presente invención se realiza mediante la siguiente solución técnica:
una composición de poliéster biodegradable comprende los siguientes componentes en partes en peso:
i) 65 a 95 partes del poliéster alifático-aromático biodegradable;
ii) 5 a 35 partes del ácido poliláctico;
iii) 5 a 25 partes de la carga orgánica y/o la carga inorgánica, en la que, en base al peso total de la composición de poliéster biodegradable, un contenido en peso de metacrilato de glicidilo es de 0,05 ppm-10 ppm.
Particularmente, un MFR del componente i) se ensaya como 2g/10min-30g/10min bajo una condición de 190 ° C y 2,16 kg según ISO 1133; y un MFR del componente ii) se ensaya como 3g/10min-40g/10min bajo la condición de 190 ° C y 2,16 kg según ISO 1133.
Preferiblemente, el MFR del componente i) se ensaya como 5 g/10 min-15 g/10 min bajo la condición de 190 °C y 2,16 kg según ISO 1133; y el MFR del componente ii) se ensaya como 5 g/10 min-20 g/10 min bajo la condición de 190 °C y 2,16 kg según ISO 1133.
En particular, en base al peso total de la composición de poliéster biodegradable, un contenido en peso de metacrilato de glicidilo es 0,05 ppm-10 ppm, preferiblemente 0,5 ppm-8 ppm y más preferiblemente 2 ppm-5 ppm. El contenido en peso de metacrilato de glicidilo significa el contenido en peso de los que finalmente quedan en la composición de poliéster biodegradable.
El contenido en peso de metacrilato de glicidilo de acuerdo con la presente invención se mide mediante el siguiente método: se pesan con precisión 1,2000 g ± 0,005 g de la composición de poliéster biodegradable y se añaden a un matraz de ensayo con espacio de cabeza estático; se mide un área del pico de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable mediante un método de espacio de cabeza estático; el contenido en peso de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable se puede calcular de acuerdo con el área del pico de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable y una curva estándar de metacrilato de glicidilo; y la curva estándar de metacrilato de glicidilo se calibra mediante una solución de metacrilato de glicidilo/metanol.
El metacrilato de glicidilo es una sustancia con un grupo funcional activo. El contenido en peso adecuado de metacrilato de glicidilo que se añade a la composición de poliéster biodegradable juega una compatibilización y mejora la compatibilidad de sustancias en dos o más fases en la composición de poliéster biodegradable para mejorar la propiedad superficial del material de película en la composición de poliéster biodegradable. Sin embargo, si una cantidad añadida de metacrilato de glicidilo es demasiado alta, la composición se reticulará en exceso, lo que dará como resultado que haya relativamente más punteados en la superficie del material de película que es moldeado por soplado por la composición de poliéster biodegradable, y el material de película se perfora fácilmente con agujero. Si la cantidad añadida de metacrilato de glicidilo es demasiado baja, la dispersabilidad de las sustancias en dos o más fases en la composición de poliéster biodegradable es baja y la fuerza de unión interfacial es débil, lo que de manera similar da como resultado fenómenos como agujeros en la superficie del material de película y una superficie irregular. La presente invención sorprendentemente encuentra mediante la investigación que al añadir una cantidad traza de metacrilato de glicidilo en una fórmula de la composición de poliéster biodegradable y controlar el contenido en peso de metacrilato de glicidilo que finalmente permanece en la composición de poliéster biodegradable a 0,05ppm-10ppm, la compatibilidad entre el poliéster alifático-aromático y el ácido poliláctico se pueden mejorar en gran medida, la propiedad de la superficie del material de película se optimiza y no se produce un punteado en el material de película debido a la fluctuación de la técnica de procesamiento. En base al peso total de la composición de poliéster biodegradable, el contenido en peso de metacrilato de glicidilo es preferiblemente 0,5 ppm-8 ppm y más preferiblemente 2 ppm-5 ppm.
Una ruta para adquirir metacrilato de glicidilo en la presente invención es añadir metacrilato de glicidilo directamente durante la mezcla y el procesamiento de la composición de poliéster biodegradable, para ajustar el contenido en peso de metacrilato de glicidilo que finalmente permanece en la composición de poliéster biodegradable.
Particularmente, el poliéster alifático-aromático biodegradable se selecciona entre uno o más de poli (butilenadipatoco-tereftalato) (PBAT), poli (butilensuccinato-co-tereftalato) (PBST) y poli (butilensebacato-co-tereftalato) (PBSeT).
En particular, la carga orgánica se selecciona entre uno o más de almidón natural, almidón plastificado, almidón modificado, fibra natural y harina de madera; y la carga inorgánica se selecciona entre uno o más de polvo de talco, montmorillonita, caolín, creta, carbonato de calcio, grafito, yeso, negro de humo conductor, cloruro de calcio, óxido férrico, dolomita, dióxido de silicio, wollastonita, dióxido de titanio, silicato, mica, fibra de vidrio y fibra mineral.
Según las diferentes necesidades de uso, la composición de poliéster biodegradable según la presente invención puede comprender además 0 a 4 partes de al menos una de las siguientes sustancias: plastificante, agente de liberación, tensioactivo, cera, agente antiestático, pigmento, absorbente de UV, estabilizador de UV y otros aditivos plásticos.
El plastificante es uno de o una mezcla de dos o más ésteres cítricos, glicerol, aceite de soja epoxidado y una mezcla de glicerol y agua.
El agente de liberación es uno de o una mezcla de dos o más de aceite de silicona, parafina, aceite mineral blanco y vaselina.
El tensioactivo es uno de o una mezcla de dos o más de polisorbato, palmitato y laurato.
La cera es uno de o una mezcla de dos o más de erucamida, estearamida, behenamida, cera de abejas y éster de cera de abejas.
El agente antiestático es un agente antiestático permanente, específicamente enumerado como uno de o una mezcla de dos o más de PELESTAT-230, PELESTAT-6500 y SUNNICO ASA-2500.
El pigmento es uno de o una mezcla de dos o más de negro de humo, mezcla madre con negro de humo, dióxido de titanio, sulfuro de zinc, azul de ftalocianina y naranja fluorescente.
El adsorbente de UV es uno o más de UV-944, UV-234, UV531 y UV326.
El estabilizador de UV es uno o más de UV-123, UV-3896 y UV-328.
Los otros aditivos plásticos pueden ser agentes nucleantes, agentes antiempañantes, lubricantes (como estearato de calcio) y similares.
La composición de poliéster biodegradable de acuerdo con la presente invención se puede utilizar para preparar bolsas de compra, bolsas de abono, película de plástico, película de cubierta protectora, película de silo, tira de película, tejido, no tejido, textil, red de pesca, bolsa de transporte, bolsa de basura y similares.
En comparación con la técnica anterior, la presente invención tiene los siguientes efectos beneficiosos:
En la presente invención, mediante la adición de una cantidad traza de metacrilato de glicidilo en la fórmula de la composición de poliéster biodegradable y controlando el contenido en peso de metacrilato de glicidilo que finalmente permanece en la composición de poliéster biodegradable como 0.05ppm-10ppm, la compatibilidad entre sustratos, el poliéster alifático-aromático y el ácido poliláctico en la composición de poliéster biodegradable se puede mejorar en gran medida, lo que permite que la composición de poliéster biodegradable tenga una excelente propiedad superficial del material de película, y no se produce punteado en el material de película debido a la fluctuación de la técnica de procesamiento.
Descripción detallada de la realización preferida
La presente invención se describirá con más detalle a continuación mediante implementaciones específicas, y las siguientes realizaciones son realizaciones preferidas de la presente invención, pero las implementaciones de la presente invención no están limitadas por las siguientes realizaciones.
Las realizaciones de la presente invención emplearon las siguientes materias primas pero no se limitaron a estas materias primas:
poliéster alifático-aromático:
PBAT-1, MFR es 6,0g/10min-12,6 g/10min, Kingfa Science and Technology Co., Ltd. como fabricante;
PBAT-2, MFR es 20,4 g/10 min-25,2 g/10 min, Kingfa Science and Technology Co., Ltd. como fabricante;
PBAT-3, MFR es 36,0 g/10 min-37,2 g/10 min, Kingfa Science and Technology Co., Ltd. como fabricante;
PBST, MFR es 6,0g/10min-12,6 g/10min, Kingfa Science and Technology Co., Ltd. como fabricante;
PBSeT, MFR es 6,0g/10min-12,6 g/10min, Kingfa Science and Technology Co., Ltd. como fabricante;
ácido polilactico:
PLA-1, MFR es 5,4 g/10 min-9,6 g/10 min, NatureWorks LLC como fabricante;
PLA-2, MFR es 3,0 g/10 min-4,2 g/10 min, NatureWorks LLC como fabricante;
PLA-3, MFR es 45,6 g/10 min-47,4 g/10 min, NatureWorks LLC como fabricante;
el almidón se elige como carga orgánica;
el polvo de talco y el carbonato de calcio se eligen como cargas inorgánicas ;
el palmitato y una mezcla de glicerol y agua se eligen como plastificantes;
el estearato de calcio se elige como otro aditivo plástico;
la erucamida se elige como cera;
los promotores anteriores y el metacrilato de glicidilo están todos disponibles comercialmente.
Ensayo estándar de prueba o método de evaluación para cada índice de desempeño:
(1) Método de evaluación de una propiedad superficial del material de película de una composición de poliéster biodegradable:
a) método de cálculo para punteados en una superficie de material de película:
Se contaron varios de los punteados en la superficie del material de película en una película de 1 m2 y se registró como Ni ; cada 10 minutos, se tomó una película observada para contar el número de punteados en la superficie del material de película; se observaron 5 películas tomadas en su totalidad y el número de punteado en la superficie del material de película se registró como N1, N2 , N3 , N4 y N5 respectivamente; N, el número de punteados en la superficie de este material de película se calculó de acuerdo con la fórmula (1):
N — (N1+N2+N3+N4+N5) /5 fórmula (1)
Cuanto mayor es N, más punteados hay en la superficie del material de película y peor es la propiedad de aspecto de la superficie del material de película.
b) método de cálculo de agujeros rotos en la superficie del material de película:
Se realizó un soplado de película de forma continua durante 4 horas. Los agujeros rotos que se produjeron en la superficie del material de película se contaron en las 4 horas y se registraron como M. Cuanto mayor es M, más severos son los agujeros rotos y peor es la propiedad de aspecto superficial del material de película.
(2) Método de determinación para el metacrilato de glicidilo:
Se pesaron con precisión 1,2000 g ± 0,005 g de la composición de poliéster biodegradable y se añadieron a un matraz de ensayo con espacio de cabeza estático; se midió un área del pico de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable mediante un método de espacio de cabeza estático; un contenido en peso de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable se puede calcular de acuerdo con el área de pico de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable y una curva estándar de metacrilato de glicidilo; y se calibró la curva estándar de metacrilato de glicidilo mediante una solución de metacrilato de glicidilo/metanol.
Los modelos y los parámetros de los instrumentos para el espacio de cabeza estático son los siguientes:
Muestreador de espacio cabeza Agilent Technologies 7697;
Sistema 7890AGC de Agilent Technologies;
Columna cromatográfica: J&W 122-7032: 250 °C: 30 m x 250 pm x 0,25 pm
Inyección de muestra: puerto de inyección SS frontal N2
Producción de muestra: detector frontal FID.
Realizaciones 1-21 y Realizaciones comparativas 1-5:
Según las fórmulas mostradas en la Tabla 1, PBAT o PBST o PBSeT, PLA, cargas orgánicas, cargas inorgánicas, promotores tales como plastificante, cera y similares, y metacrilato de glicidilo se mezclaron uniformemente y se colocaron en una extrusora de un solo husillo. Después de extruirse a 140 °C-240 °C y comprimirse, se obtuvieron las composiciones de poliéster biodegradable. Los datos de los ensayos de desempeño se muestran en la Tabla 1. Las Realizaciones 1,5 y 6 son Ejemplos de Referencia.
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Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de poliéster biodegradable que comprende los siguientes componentes en partes en peso:
i) 65 a 95 partes del poliéster alifático-aromático biodegradable;
ii) 5 a 35 partes del ácido poliláctico;
iii) 5 a 25 partes de la carga orgánica y/o la carga inorgánica,
en la que, en base al peso total de la composición de poliéster biodegradable, un contenido en peso de metacrilato de glicidilo es 0,05 ppm-10 ppm.
2. La composición de poliéster biodegradable según la reivindicación 1, en la que un MFR del componente i) se ensaya como 2 g/10 min - 30 g/10 min bajo una condición de 190°C y 2,16 kg según ISO 1133; y un MFR del componente ii) se ensaya como 3 g/10 min-40 g/10 min bajo la condición de 190 ° C y 2,16 kg según ISO 1133.
3. La composición de poliéster biodegradable según la reivindicación 2, en la que el MFR del componente i) se ensaya como 5 g/10 min-15 g/10 min bajo una condición de 190°C y 2,16 kg según ISO 1133; y el MFR del componente ii) se ensaya como 5 g/10 min-20 g/10 min bajo la condición de 190 °C y 2,16 kg según ISO 1133.
4. La composición de poliéster biodegradable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, en la que, en base al peso total de la composición de poliéster biodegradable, el contenido en peso de metacrilato de glicidilo es 0,5 ppm-8 ppm, preferiblemente 2 ppm-5 ppm.
5. La composición de poliéster biodegradable según la reivindicación 4, en la que el contenido en peso de metacrilato de glicidilo se mide mediante el siguiente método:
se pesan con precisión 1,2000 g ± 0,005 g de la composición de poliéster biodegradable y se añaden a un matraz de ensayo con espacio de cabeza estático; se mide un área de pico de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable mediante un método de espacio de cabeza estático;
el contenido en peso de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable se calcula según el área del pico de metacrilato de glicidilo en la composición de poliéster biodegradable y una curva estándar de metacrilato de glicidilo;
y la curva estándar de metacrilato de glicidilo se calibra mediante una solución de metacrilato de glicidilo/metanol.
6. La composición de poliéster biodegradable según la reivindicación 1, en la que el poliéster alifático-aromático biodegradable se selecciona de uno o más de poli (butilenadipato-co-tereftalato) (PBAT), poli (butilensuccinato-cotereftalato) (PBST) y poli (butilensebacato-co-tereftalato) (PBSeT).
7. La composición de poliéster biodegradable según la reivindicación 1, en la que la carga orgánica se selecciona entre uno o más de almidón natural, almidón plastificado, almidón modificado, fibra natural y harina de madera; y la carga inorgánica se selecciona entre uno o más de polvo de talco, montmorillonita, caolín, creta, carbonato de calcio, grafito, yeso, negro de humo conductor, cloruro de calcio, óxido férrico, dolomita, dióxido de silicio, wollastonita, dióxido de titanio, silicato, mica , fibra de vidrio y fibra mineral.
8. La composición de poliéster biodegradable según la reivindicación 1, en la que además comprende 0 a 4 partes de al menos una de las siguientes sustancias: plastificante, agente de liberación, tensioactivo, cera, agente antiestático, pigmento, absorbente de UV, estabilizador de UV y otros aditivos plásticos.
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