耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法，其是利用在聚乳酸中添加聚酯化合物、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，以增加所得的生物可分解塑膠的耐沖擊性。
【專利說明】耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種塑膠材料，且特別是有關(guān)于一種生物可分解塑膠材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著工商產(chǎn)業(yè)日新月異的腳步，塑膠制品的需求逐年增加，無論是交通運(yùn) 輸，或物品的儲(chǔ)存保護(hù)，塑膠制品儼然已成為工業(yè)或日常生活不可或缺的物品。
[0003] 長久以來，傳統(tǒng)塑膠制品是使用石化產(chǎn)品作為主要原料。但傳統(tǒng)塑膠制品不易分 解，使用后任意棄置對于生態(tài)造成極大的負(fù)擔(dān)。
[0004] 常見的廢棄物處理方式之一是焚化處理，若使用焚化處理傳統(tǒng)塑膠制品廢棄物， 焚化后易產(chǎn)生有毒氣體，再度對環(huán)境造成傷害。此外，石化產(chǎn)品的來源逐漸短缺，使得傳統(tǒng) 塑膠制品成本日益增加，開發(fā)替代且環(huán)保的塑膠制品已成為刻不容緩的議題。
[0005] 由于環(huán)保意識(shí)高漲與石化產(chǎn)品原料來源短缺，目前開發(fā)出生物可分解塑膠制品， 以逐漸取代傳統(tǒng)塑膠。一般常見的生物可分解塑膠原料是聚乳酸。當(dāng)生物可分解塑膠棄置 于自然環(huán)境中時(shí)，所含的聚乳酸會(huì)被環(huán)境中的微生物代謝分解。若生物可分解塑膠直接焚 化后，僅會(huì)產(chǎn)生水和二氧化碳，因此不會(huì)對環(huán)境造成沖擊。
[0006] 然而，目前生物可分解塑膠制品仍有技術(shù)上的瓶頸，而無法完全取代習(xí)知的石化 產(chǎn)品所制備的塑膠制品。例如生物可分解塑膠制品的耐沖擊性不佳，以致不耐長途運(yùn)輸、久 存，而無法提供物品足夠的保護(hù)。
[0007] 為了解決上述問題，目前業(yè)界嘗試于生物可分解的塑膠中添加石化產(chǎn)品，以增加 生物可分解塑膠制品的耐沖擊性?？v然僅添加少量的石化產(chǎn)品，仍可能導(dǎo)致生物可分解的 塑膠制品無法完全分解的風(fēng)險(xiǎn)，或經(jīng)由焚化后又產(chǎn)生有毒氣體，可能再度對環(huán)境造成傷害。
[0008] 有鑒于此，亟需提出一種耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法，借以改善習(xí)知塑 膠制品的種種問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 因此，本發(fā)明之一態(tài)樣就是在提供一種耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法，其 是利用于聚乳酸中添加聚酯化合物、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，以增 加所得的生物可分解塑膠的耐沖擊性。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的上述態(tài)樣，提出一種耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法。在一實(shí) 施例中，首先，提供一生物可分解塑膠組成物，其中生物可分解塑膠組成物包含聚乳酸、聚 酯化合物、多元醇、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，基于聚乳酸的含量為 100重量份，聚酯化合物的含量為1重量份至30重量份，多元醇的含量為0. 1重量份至10 重量份，脂肪族酸酯化合物的含量為1重量份至20重量份，烷基氧化物的含量為0. 1重量 份至1重量份，無機(jī)添加劑的含量為1重量份至25重量份。
[0011] 接著，將生物可分解塑膠組成物進(jìn)行混煉造粒步驟，以形成耐沖擊的生物可分解 塑膠。
[0012] 依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，上述該耐沖擊生物可分解塑膠的平均含水率不大于 250ppm〇
[0013] 依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，上述聚乳酸的光學(xué)純度系不小于95%。
[0014] 依據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，上述聚乳酸是聚左旋乳酸。
[0015] 依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，上述聚乳酸包含聚左旋乳酸與聚右旋乳酸。
[0016] 依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，上述聚右旋乳酸與聚左旋乳酸組成一異構(gòu)物。
[0017] 依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，上述多元醇可包含但不限于不飽和多元醇、飽和多元 醇、環(huán)氧多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、天然多元醇、多元醇糖及其任意組合。
[0018] 依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，上述烷基氧化物可包含但不限于烷基過氧化物、不飽 和環(huán)氧基化合物、飽和環(huán)氧基化合物、不飽和酰胺化合物、飽和酰胺化合物及其任意組合。
[0019] 依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，上述無機(jī)添加劑可包含但不限于陶瓷、黏土、云母、碳 酸鈣、滑石、二氧化硅及其任意組合。
[0020] 依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，上述脂肪族酸酯化合物可包含但不限于檸檬酸三丁 酯、三醋酸甘油酯、三羥甲基丙烷三辛酸酯、聚己二酸丙二醇酯、聚乙醇酸、戊二酸飽和脂肪 酸酯、3-戊二醇脂肪酸酯及其任意組合。
[0021] 應(yīng)用本發(fā)明耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法，其是利用在聚乳酸中添加聚酯 化合物、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，以增加所得的生物可分解塑膠的 耐沖擊性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖1是繪示依照本發(fā)明之一實(shí)施例的耐沖擊生物可分解塑膠的制造方法的流程 圖。
[0023] 100 方法 110提供生物可分解塑膠組成物 120進(jìn)行混煉造粒步驟 130形成耐沖擊生物可分解塑膠。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 承前所述，本發(fā)明提供一種耐沖擊生物可分解塑膠及其制造方法，其是在聚乳酸 中添加聚酯化合物、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，以增加所得的生物可 分解塑膠的耐沖擊性。以下配合圖1說明本發(fā)明一實(shí)施例的耐沖擊生物可分解塑膠的制造 方法。
[0025] 耐沖擊生物可分解塑膠的制造方法 如圖1所示，其是繪示依照本發(fā)明之一實(shí)施例的耐沖擊的生物可分解塑膠的制造方法 的流程示意圖。
[0026] 提供生物可分解塑膠組成物 首先，如步驟110所示，提供生物可分解塑膠組成物，其中生物可分解塑膠組成物包含 聚乳酸、聚酯化合物、多元醇、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，且生物可分 解塑膠組成物不含分散劑及/或界面活性劑。
[0027] 在一實(shí)施例中，上述生物可分解塑膠組成物不需分散劑即可使組成物的原料分布 均勻，亦不需要通過界面活性劑增加組成物原料之間的兼容性。
[0028] 在一實(shí)施例中，上述生物可分解塑膠組成物可一次添加，或分步驟添加，以增加生 物可分解塑膠組成物的均勻性。
[0029] 在一實(shí)施例中，基于該聚乳酸的含量為100重量份，該聚酯化合物的含量為1重量 份至30重量份，該多元醇的含量為0. 1重量份至10重量份，該脂肪族酸酯化合物的含量為 1重量份至20重量份，該烷基氧化物的含量為0. 1重量份至1重量份，該無機(jī)添加劑的含量 為1重量份至25重量份。
[0030] 在一實(shí)施例中，上述聚乳酸可為聚左旋乳酸，或聚左旋乳酸與聚右旋乳酸所形成 的立體異構(gòu)物（Sterocomplex-PLA，Sc-PLA)。在一例示中，上述聚左旋乳酸與聚右旋乳酸的 光學(xué)純度系不小于95%，倘若上述聚左旋乳酸或聚右旋乳酸的光學(xué)純度小于95%，則會(huì)降低 耐沖擊生物可分解塑膠的耐沖擊性與耐熱性等物性，且會(huì)降低后續(xù)制程步驟中結(jié)晶速率。
[0031] 上述聚酯化合物可包含但不限于聚己內(nèi)酯、聚對苯二甲酸己二酸丁二醇共聚酯、 聚丁烯對苯二甲酸酯、聚羥基脂肪酸酯、聚酰胺酯、聚對苯二甲酸乙二酯、其他適當(dāng)?shù)木埘?化合物或上述材料的任意混合。
[0032] 在一實(shí)施例中，上述生物可分解塑膠中包含1重量份至30重量份的聚酯化合物， 以增加生物可分解塑膠的耐沖擊性、耐熱性與延展性。在此說明的是，倘若上述聚酯化合物 小于1重量份，則會(huì)降低生物可分解塑膠的耐沖擊性。若上述聚酯化合物大于30重量份， 則會(huì)降低生物可分解塑膠的耐熱性。
[0033] 在一實(shí)施例中，上述多元醇可包含但不限于不飽和多元醇、飽和多元醇、環(huán)氧多元 醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、天然多元醇、多元醇糖及其任意組合。多元醇的具體例，如：丙 二醇、丙三醇、丁二醇、聚乙二醇或己六醇等多元醇化合物。
[0034] 在一實(shí)施例中，上述生物可分解塑膠中包含0. 1重量份至10重量份的多元醇，可 與聚酯化合物作用以增加生物可分解塑膠的延展性。在此說明的是，倘若上述多元醇小于 〇. 1重量份，則會(huì)降低生物可分解塑膠的韌性。若上述多元醇大于10重量份，則會(huì)使生物可 分解塑膠的耐熱性趨減。
[0035] 在一實(shí)施例中，上述脂肪族酸酯化合物可包含但不限于檸檬酸三丁酯、三醋酸甘 油酯、三羥甲基丙烷三辛酸酯、聚己二酸丙二醇酯、聚乙醇酸、戊二酸飽和脂肪酸酯、3-戊二 醇脂肪酸酯、其他適當(dāng)?shù)闹咀逅狨セ衔锘蛏鲜龌衔锏娜我饨M合。
[0036] 在一實(shí)施例中，上述生物可分解塑膠中包含1重量份至20重量份的脂肪族酸酯化 合物，以增加聚乳酸與聚酯化合物之間的兼容性，故不需要添加分散劑或界面活性劑，且脂 肪族酸酯化合物可增加生物可分解塑膠的韌性與耐沖擊性。在此說明的是，倘若上述脂肪 族酸酯化合物小于1重量份，則會(huì)降低聚乳酸與聚酯化合物之間的兼容性。若上述脂肪族 酸酯化合物大于20重量份，因脂肪族酸酯化合物為液態(tài)，則會(huì)使脂肪族酸酯化合物無法與 其他粉態(tài)的組成物均勻混合。
[0037] 在一實(shí)施例中，上述烷基氧化物可包含但不限于烷基過氧化物、不飽和環(huán)氧基化 合物、飽和環(huán)氧基化合物、不飽和酰胺化合物、飽和酰胺化合物及其任意組合。烷基氧化物 的具體例，如：叔丁基過氧化物、叔戊基過氧化物、2, 5-二甲基-2, 5雙（過氧化物）己烷、 過氧化二叔丁基、過氧化二叔戊基、2, 5-二甲基-2, 5-雙（叔丁基過氧化）己烷、2, 5-二甲 基-2, 5-雙（叔丁基過氧化）-3-己炔、其他適當(dāng)?shù)耐榛衔锘蛏鲜龌衔锏娜我饣旌稀?br> [0038] 在一實(shí)施例中，上述生物可分解塑膠中包含0. 1重量份至1重量份的烷基氧化物， 以增加生物可分解塑膠的耐熱性與耐沖擊性。在此說明的是，倘若上述烷基氧化物小于〇. 1 重量份，則會(huì)降低生物可分解塑膠的耐熱性與耐沖擊性。若上述烷基氧化物大于1重量份， 則會(huì)使生物可分解塑膠的熔融指數(shù)下降，增加生物可分解塑膠的熔融強(qiáng)度，而使生物可分 解塑膠在后續(xù)制程，不易通過射出成型步驟制備大型物件。
[0039] 在一實(shí)施例中，上述無機(jī)添加劑可包含但不限于滑石粉、碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋇、 玻纖、奈米黏土、石英、其他適當(dāng)?shù)臒o機(jī)添加物或上述材料的任意混合。
[0040] 在一實(shí)施例中，上述生物可分解塑膠中包含1重量份至25重量份的無機(jī)添加劑， 以增加生物可分解塑膠的耐沖擊性與降低射出成型步驟所需的時(shí)間。在此說明的是，倘若 上述無機(jī)添加劑小于1重量份，則會(huì)降低生物可分解塑膠的耐沖擊性。若上述無機(jī)添加劑 大于25重量份，則會(huì)使生物可分解塑膠太過剛硬而容易脆裂。
[0041] 進(jìn)行混煉造粒步驟 接著，如步驟120及130所示，將生物可分解塑膠組成物進(jìn)行混煉造粒步驟，以形成耐 沖擊生物可分解塑膠。在一實(shí)施例中，上述混煉造粒步驟的溫度在150°C至180°C之間。
[0042] 在一實(shí)施例中，上述混煉造粒步驟更包含干燥步驟。在一例示中，上述干燥步驟的 溫度是90°C。在另一例示中，上述干燥步驟的時(shí)間為不小于4小時(shí)，使生物可分解塑膠顆粒 的平均含水率系不大于250ppm，以避免生物可分解塑膠顆粒發(fā)生裂解。
[0043] 在一實(shí)施例中，進(jìn)行混煉造粒步驟之后，此方法可進(jìn)行一射出成型步驟，以形成具 有特定形狀的生物可分解塑膠，其中前述的特定形狀是根據(jù)射出成型的模具來決定。在一 實(shí)施例中，上述射出成型步驟的加工溫度為150°C至180°C之間。在另一實(shí)施例中，上述射 出成型步驟的加工溫度在165°C至170°C之間。在又一實(shí)施例中，上述射出成型步驟的模具 溫度在l〇〇°C至120°C之間。
[0044] 在一實(shí)施例中，上述的耐沖擊生物可分解塑膠之一耐沖擊強(qiáng)度系大于90J/m。端 視客戶需求或不同產(chǎn)品而異，在其他例示中，前述的生物可分解塑膠的耐沖擊強(qiáng)度亦可為 90 至 1500J/m、90 至 350J/m、350 至 1100J/m、1000 至 1500J/m、1100 至 1500J/m。
[0045] 值得一提的是，本發(fā)明所得的耐沖擊生物可分解塑膠，其是利用在聚乳酸中添加 聚酯化合物、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，以增加所得的生物可分解塑 膠的耐沖擊性。
[0046] 以下列舉數(shù)個(gè)實(shí)施例，藉此更詳盡闡述本發(fā)明的耐沖擊生物可分解塑膠及其制造 方法，然其并非用以限定本發(fā)明，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請專利范圍所界定 者為準(zhǔn)。
[0047] 實(shí)施例1 首先，將100重量份的聚乳酸、1重量份的聚酯化合物、0. 1重量份的多元醇、1重量份的 脂肪族酸酯化合物、0. 1重量份的烷基氧化物及1重量份的無機(jī)添加劑加至攪拌桶中攪拌 均勻，以形成生物可分解塑膠組成物。
[0048] 接著，將此生物可分解塑膠組成物加至雙螺桿押出機(jī)中（亞靖機(jī)械制），以進(jìn)行制 粒制程，其中雙螺桿押出機(jī)的螺桿直徑為30毫米，螺桿長度與直徑比為24至32,壓縮比為 2. 5至1，螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm，150°C至180°C之間的溫度進(jìn)行混煉造粒步驟。然后，將生物 可分解塑膠顆粒以90°C、至少4小時(shí)以上進(jìn)行干燥步驟，以形成生物可分解塑膠，使生物可 分解塑膠顆粒的平均含水率系不大于250ppm。
[0049] 將生物可分解塑膠熔融液體進(jìn)行造粒步驟，以形成生物可分解塑膠顆粒。
[0050] 隨后，將生物可分解塑膠顆粒以150°C至185°C之間的加工溫度，100°C至120°C之 間的模具溫度進(jìn)行射出成型步驟，以獲得耐沖擊生物可分解塑膠。
[0051] 實(shí)施例2-5 實(shí)施例2-5同實(shí)施例1的制作方法，不同處在于實(shí)施例2-5生物可分解塑膠組成物的 組成成分使用量不同，其成分使用量如表1所示。
[0052] 比較例 比較例的制作方法同于實(shí)施例1，不同處在于比較例的生物可分解塑膠組成物的組成 成分使用量不同，其成分使用量如后面表1所示。
[0053] 評估方式 實(shí)施例1-5與比較例的耐沖擊生物可分解塑膠進(jìn)行耐沖擊強(qiáng)度測試。
[0054] 上述各實(shí)施例及比較例的顆粒狀的生物可分解塑膠組成物的耐沖擊強(qiáng)度是依據(jù) 美國材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)（AmericanSocietyforTestingandMaterials;ASTM)的D-256法來 量測。簡言之，耐沖擊強(qiáng)度測試是將具有切口的試片單邊固定于鐘擺式?jīng)_擊測試儀。接著， 利用懸臂梁的方式，讓擺錘落下撞擊試片的切口。然后，計(jì)算鐘擺式?jīng)_擊測試儀所消耗的能 量。
[0055] 表1列出實(shí)施例與比較例的生物可分解塑膠的耐沖擊強(qiáng)度的結(jié)果。其中「〇」表 示耐沖擊強(qiáng)度為大于90J/m，「X」表示耐沖擊強(qiáng)度為小于90J/m。上述耐沖擊強(qiáng)度測試 結(jié)果可知，實(shí)施例1-5的耐沖擊強(qiáng)度均大于90J/m，且實(shí)施例1-5的耐沖擊強(qiáng)度均顯著較佳 于比較例。
[0056] 綜言之，由上述耐沖擊強(qiáng)度測試結(jié)果可知，相較于比較例，本發(fā)明的實(shí)施例具有較 佳的耐沖擊強(qiáng)度。
[0057] 惟在此需補(bǔ)充的是，本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中任何具有通常知識(shí)者應(yīng)可輕易理解， 本發(fā)明的生物可分解塑膠僅為例示說明，在其他實(shí)施例中亦可使用其他生物可分解材料 等。此為本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中任何具有通常知識(shí)者所熟知，不另贅述。
[0058] 綜言之，本發(fā)明所得的耐沖擊生物可分解塑膠，其是利用在聚乳酸中添加聚酯化 合物、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，以增加所得的生物可分解塑膠的耐 沖擊性。
[0059] 雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何在此【技術(shù)領(lǐng)域】 中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā) 明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書范圍所界定者為準(zhǔn)。

【權(quán)利要求】
1. 一種耐沖擊生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于，包含： 提供一生物可分解塑膠組成物，其中該生物可分解塑膠組成物包含聚乳酸、聚酯化合 物、多元醇、脂肪族酸酯化合物、烷基氧化物以及無機(jī)添加劑，基于該聚乳酸的含量為100 重量份，該聚酯化合物的含量為1重量份至30重量份，該多元醇的含量為0. 1重量份至10 重量份，該脂肪族酸酯化合物的含量為1重量份至20重量份，該烷基氧化物之含量為0. 1 重量份至1重量份，該無機(jī)添加劑的含量為1重量份至25重量份； 對該生物可分解塑膠組成物進(jìn)行一混煉造粒步驟，以形成一耐沖擊生物可分解塑膠。
2. 如權(quán)利要求1所述的耐沖擊生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中該耐沖 擊生物可分解塑膠的平均含水率不大于250ppm。
3. 如權(quán)利要求1所述的耐沖擊生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中該聚乳 酸的光學(xué)純度不小于95%。
4. 如權(quán)利要求1所述的耐沖擊生物可分解塑膠組成物，其特征在于：其中該聚乳酸是 聚左旋乳酸。
5. 如權(quán)利要求4所述的耐沖擊生物可分解塑膠組成物，其特征在于：其中該聚乳酸更 包含聚右旋乳酸。
6. 如權(quán)利要求5所述的耐沖擊生物可分解塑膠組成物，其特征在于：其中該聚右旋乳 酸與該聚左旋乳酸組成一異構(gòu)物。
7. 如權(quán)利要求1所述的耐沖擊生物可分解塑膠組成物，其特征在于：其中該多元醇是 選自于不飽和多元醇、飽和多元醇、環(huán)氧多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、天然多元醇、多 元醇糖以及上述的任意組合所組成之一族群。
8. 如權(quán)利要求1所述的耐沖擊生物可分解塑膠組成物，其特征在于：其中該烷基氧化 物是選自于烷基過氧化物、不飽和環(huán)氧基化合物、飽和環(huán)氧基化合物、不飽和酰胺化合物、 飽和酰胺化合物以及上述的任意組合所組成之一族群。
9. 如權(quán)利要求1所述的耐沖擊生物可分解塑膠組成物，其特征在于：其中該無機(jī)添加 劑是選自于陶瓷、黏土、云母、碳酸鈣、滑石、二氧化硅以及上述的任意組合所組成之一族 群。
10. 如權(quán)利要求1所述的耐沖擊生物可分解塑膠組成物，其特征在于：其中該脂肪族酸 酯化合物是選自于檸檬酸三丁酯、三醋酸甘油酯、三羥甲基丙烷三辛酸酯、聚己二酸丙二醇 酯、聚乙醇酸、戊二酸飽和脂肪酸酯、3-戊二醇脂肪酸酯以及上述的任意組合所組成之一族 群。
【文檔編號(hào)】C08L67/04GK104277437SQ201310270536
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月1日
【發(fā)明者】王凱弘, 吳中仁, 張簡邦宏 申請人:允友成(宿遷)復(fù)合新材料有限公司