专利名称：相容的聚丙烯和聚乳酸掺混物及其制备方法和使用方法
技术领域：
本发明涉及聚合物掺混物。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：
合成聚合物材料如聚丙烯和聚乙烯树脂广泛用于制造各种最终用途制品，其范围 从医疗器械到食品容器。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)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和/或 物理性质的限制。因此，需要具有所需物理和/或机械性质的可生物降解的聚合物组合物。发明_既述本文揭示了包含聚烯烃、聚乳酸和反应性改性剂的掺混物的组合物。还揭示了制备取向薄膜的方法，该方法包括反应性挤出配混包含聚丙烯、聚乳酸、 反应性改性剂的混合物，形成相容的聚合物掺混物，将该相容的聚合物掺混物流延成薄膜， 并使该薄膜取向。还揭示一种制备反应性改性剂的方法，该方法包括使聚烯烃、多官能丙烯酸酯共 聚单体和引发剂在适合于形成环氧官能化聚烯烃的条件下接触，其中，环氧官能化聚烯烃 的接枝率为0. 2-15重量％。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和2是实施例1的样品的傅立叶变换红外光谱(FTIR)。图3是实施例2的样品熔体压力随时间变化的图。图4显示实施例2的样品的原子力显微镜的图象。图5是实施例3的样品屈服强度随拉伸温度变化的图。图6是实施例3的在135°C拉伸的样品的雾度和45°光泽的图。图7是实施例3的样品的雾度随拉伸温度变化的曲线。图8是实施例3的样品的45°光泽随拉伸温度变化的曲线。图9是实施例2的样品的与原子力显微镜图象相关的45°光泽随拉伸温度变化的 曲线。图10是实施例2的样品的正割模量、断裂拉伸强度和断裂伸长的图。图11是实施例3的样品的薄膜密度随拉伸温度变化的图。图12是相容的和不相容的PP/PLA掺混物的薄膜密度随拉伸温度变化的图。
图13是实施例11的样品的BOPP密度随拉伸温度变化的图。发明详述在一开始，应该理解，虽然以下提供对一种或多种实施方式的说明，但是可使用任 何数量的、目前已知或现有的技术实施所揭示的系统和/或方法。本发明不应以任何方式 限于所述说明性实施方式、附图和以下所述的技术，包括本文说明和描述的示例性设计和 实施方式，但是可以在所附权利要求的范围及其等同项全部范围之内进行修改。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。在一个实施 方式中，可生物降解的聚合物组合物包含聚乳酸、聚丙烯、和至少一种反应性改性剂，称作 相容的PP/PLA掺混物(CB)。在另一个实施方式中，聚合物组合物包含聚乳酸、聚乙烯、和至 少一种反应性改性剂，称作相容的聚乙烯掺混物(CPEB)。制备CB和/或CPEB的方法可包括在适合于形成掺混材料的条件下同时掺混反应 性改性剂与聚烯烃(如，聚丙烯或聚乙烯)和聚乳酸。在此所述类型的CB和/或CPEB与 单独的聚烯烃或者聚乳酸相比，或者与聚烯烃和聚乳酸的不相容掺混物相比，具有所需的 物理和/或机械性质。在一个实施方式中，CB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-C8 α -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。在一种实施方式中，以CB的总重量计，聚丙烯均聚物在CB中的含量为51-99重 量％，或70-95重量％，或80-90重量％。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°C、或155-168°C、或160_165°C ；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°C、或 80_115°C、或 90_110°C。
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) —般具有表1所示的物理性 质。表 权利要求
1.一种包含聚烯烃、聚乳酸和反应性改性剂的掺混物的组合物。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯或者它们 的组合。
3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，聚乙烯包括高密度聚乙烯、低密度聚乙 烯、线型低密度聚乙烯或者它们的组合。
4.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，聚丙烯是包含最多5%的另一种 C2-C8 α -烯烃的均聚物、高结晶聚丙烯均聚物、聚丙烯多相共聚物或者它们的组合。
5.如权利要求1所述的组合物，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。
6.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，反应性改性剂包括环氧官能化聚烯烃。
7.如权利要求6所述的组合物，其特征在于，环氧官能化聚烯烃包括环氧官能化聚丙 烯、环氧官能化聚乙烯或者它们的组合。
8.如权利要求6所述的组合物，其特征在于，环氧官能化聚烯烃包括甲基丙烯酸缩水 甘油酯接枝聚丙烯、乙烯_甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物或者它们的组合。
9.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，以组合物总重量为基准，所述掺混物包含51-99重量％为聚乙烯的聚烯烃， 1-40重量％聚乳酸，和0. 5-15重量％反应性改性剂，所述反应性改性剂是乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
10.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，以所述组合物的总重量为基准，所述掺 混物包含51-99重量％的聚烯烃，聚烯烃包括聚丙烯， 1-40重量％聚乳酸，和0. 5-15重量％反应性改性剂，所述反应性改性剂是甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。
11.如权利要求10所述的组合物，其特征在于，掺混物的熔体流动速率为0.5-100克 /10分钟。
12.—种由权利要求10所述的组合物制备的注塑制品。
13.如权利要求12所述的制品，其拉伸模量为200-350千磅/英寸2。
14.如权利要求12所述的制品，其缺口悬臂梁式冲击强度为0.2-2. 0英尺磅/英寸。
15.如权利要求12所述的制品，其拉伸强度为4000-6000磅/英寸2。
16.如权利要求12所述的制品，其挠曲模量为170-300千磅/英寸2。
17.一种由权利要求10所述组合物制备的薄膜。
18.如权利要求17所述的薄膜，其特征在于，该薄膜在纵向、横向或者同时在纵向和横 向进行取向。
19.如权利要求17所述的薄膜，其正割模量为200-400千磅/英寸2。
20.如权利要求17所述的薄膜，其断裂拉伸强度为20-40千磅/英寸2。
21.如权利要求17所述的薄膜，断裂拉伸伸长为50-150%。
22.如权利要求17所述的薄膜，其100°F时的氧透过率为100-300厘米3/100英寸 724小时。
23.如权利要求17所述的薄膜，其收缩为5-20%。
24.如权利要求17所述的薄膜，其45°光泽为50-130。
25.如权利要求17所述的薄膜，其雾度为1_90%。
26.一种制备取向薄膜的方法，其包括反应性挤出配混包含聚丙烯、聚乳酸和反应性改性剂的混合物，形成相容的聚合物掺 混物；将相容的聚合物掺混物流延成薄膜；和对薄膜取向。
27.一种制备反应性改性剂的方法，其包括在适合于形成环氧官能化聚烯烃的条件下使聚烯烃、多官能丙烯酸酯共聚单体和引发 剂挤出，其中环氧官能化聚烯烃的接枝率为0. 2-15重量％。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，多官能丙烯酸酯共聚单体包括聚乙二醇 二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或者它们的组合。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，多官能丙烯酸酯共聚单体的闪点为 50-120°C。
30.如权利要求27所述的方法，其特征在于聚烯烃包含聚丙烯，其含量为80-99. 5重量％。多官能丙烯酸酯共聚单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯，其含量为0. 5-20重量％。引发剂包括过氧化物，其含量为0. 03-2重量％。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，甲基丙烯酸缩水甘油酯多官能丙烯酸 酯共聚单体的比值为1 5至10 1。
全文摘要
一种包含聚烯烃、聚乳酸和反应性改性剂的掺混物的组合物。一种制备取向薄膜的方法，该方法包括反应性挤出配混包含聚丙烯、聚乳酸、反应性改性剂的混合物，形成相容的聚合物掺混物，将该相容的聚合物掺混物流延成薄膜，并使该薄膜取向。一种制备反应性改性剂的方法，该方法包括使聚烯烃、多官能丙烯酸酯共聚单体和引发剂在适合于形成环氧官能化聚烯烃的条件下接触，其中，环氧官能化聚烯烃的接枝率为0.2-15重量％。
文档编号C08F10/06GK102119178SQ200980101536
公开日2011年7月6日 申请日期2009年6月24日 优先权日2008年6月30日
发明者M·道美里, T·科菲, 李凤奎 申请人:弗纳技术股份有限公司