具延展性的生物可分解塑膠及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種具延展性的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、多元醇化合物及脂肪族聚酯化合物，以增加所制作的生物可分解塑膠的延展性。
【專利說明】具延展性的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，使用后任意棄置會對生態(tài)造成極大的負(fù)擔(dān)。
[0004] 常見的廢棄物的處理方式是焚化處理，但若使用焚化處理來焚燒傳統(tǒng)塑膠制品廢 棄物，焚化后易產(chǎn)生有毒氣體，而對環(huán)境造成二次傷害。此外，石化原料的來源逐漸短缺，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)保意識高漲與石化原料短缺，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，所含的聚乳酸會被環(huán)境中的微生物代謝分解，而焚化生物可分解塑膠亦僅會產(chǎn)生 水和二氧化碳，因此不會對環(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過于硬且脆，而使得延展性不佳，進(jìn)而影 響其使用范圍。
[0007] 為了解決上述問題，目前業(yè)界嘗試于生物可分解塑膠中添加彈性橡膠或耦合劑， 以增加生物可分解塑膠制品的延展性。但所添加的彈性橡膠與聚乳酸的兼容性較差，而耦 合劑則會延長生物可分解塑膠的反應(yīng)時間，而使得反應(yīng)溫度不易控制，進(jìn)而使得高分子鏈 容易裂解。
[0008] 有鑒于此，亟需提出一種具延展性的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)樣就是在提供一種具延展性的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、多元醇化合物及脂肪族聚酯化合物，以增加所制 作的生物可分解塑膠的延展性。
[0010] 本發(fā)明的另一態(tài)樣是在提供一種具延展性的生物可分解塑膠，其是利用上述的制 造方法來制備。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的上述態(tài)樣，提出一種具延展性的生物可分解塑膠及其制造方法。在 一實(shí)施例中，此制造方法是先提供一生物可分解塑膠組成物，其中此生物可分解塑膠組成 物包含聚乳酸、聚酯化合物、多元醇化合物及脂肪族聚酯化合物，基于聚乳酸的含量為100 重量份，聚酯化合物的使用量為1重量份至30重量份，多元醇化合物的使用量為0. 1重量 份至10重量份，而脂肪族聚酯化合物的使用量為1重量份至20重量份。然后，對生物可分 解塑膠組成物進(jìn)行混煉造粒步驟，以形成具延展性的生物可分解塑膠。
[0012] 依據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施例，上述聚乳酸的光學(xué)純度不小于95%。
[0013] 依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，上述聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。
[0014] 依據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，上述的聚右旋乳酸與聚左旋乳酸形成一立體異構(gòu)物。 [0015] 依據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例，上述的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 甲酸乙二酯或上述化合物的任意組合。
[0016] 依據(jù)本發(fā)明的又另一實(shí)施例，上述的多元醇化合物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、多元醇糖或上述化合 物的任意組合。
[0017] 依據(jù)本發(fā)明的再另一實(shí)施例，上述的脂肪族聚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-戊二醇脂肪酸酯或上述化合物的任意組合。
[0018] 依據(jù)本發(fā)明的更另一實(shí)施例，上述的混煉造粒步驟的溫度為150°C至180°C。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一態(tài)樣，提供一種具延展性的生物可分解塑膠。在一實(shí)施例中，此 具延展性的生物可分解塑膠的斷裂延伸（elongationatbreak)率為250%至600%。
[0020] 應(yīng)用本發(fā)明具延展性的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、多元醇化合物及脂肪族聚酯化合物，以增加所得的生物可分解塑膠的延展性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1是繪示依照本發(fā)明之一實(shí)施例的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法的 流程圖。
[0022] 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形成具延展性的生物可分解塑膠。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 承前所述，本發(fā)明提供一種具延展性的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、多元醇化合物及脂肪族聚酯化合物，以增加所得的生物可分解塑 膠的延展性。
[0024] 請參照圖1，其是繪示依照本發(fā)明之一實(shí)施例的具延展性的生物可分解塑膠的制 造方法的流程圖。在一實(shí)施例中，此制造方法100是先進(jìn)行提供生物可分解塑膠組成物的 步驟110,其中生物可分解塑膠組成物包含聚乳酸、聚酯化合物、多元醇化合物及脂肪族聚 酯化合物，且前述的生物可分解塑膠組成物不含耦合劑及/或界面活性劑。在一實(shí)施例中， 上述的生物可分解塑膠組成物不需耦合劑即可進(jìn)行反應(yīng)，且不會增加生物可分解塑膠組成 物的反應(yīng)時間，進(jìn)而不造成聚乳酸的分子鏈于高溫環(huán)境中裂解。再者，本發(fā)明的生物可分解 塑膠組成物不需使用界面活性劑即可增加各組成物之間的兼容性。
[0025] 在一實(shí)施例中，前述的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。
[0026] 上述的聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。在一實(shí)施例中，聚左旋乳酸及聚右 旋乳酸可形成為一立體異構(gòu)物（Sterocomplex-PLA;Sc-PLA)。在一實(shí)施例中，聚左旋乳酸 與聚右旋乳酸的光學(xué)純度不小于95%。若聚乳酸的光學(xué)純度小于95%時，不良光學(xué)純度會降 低所制作的生物可分解塑膠的延展性等的物性，并降低生物可分解塑膠的結(jié)晶速率。
[0027] 前述的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?酯化合物或上述化合物的任意混合。
[0028] 聚酯化合物可增加生物可分解塑膠組成物的韌性，而增加生物可分解塑膠組成物 的延展性。基于聚乳酸的使用量為100重量份，聚酯化合物的使用量為1重量份至30重量 份。若聚酯化合物的使用量少于1重量份時，聚酯化合物對于生物可分解塑膠的韌性的提 升效果不佳。若聚酯化合物的使用量大于30重量份時，雖可制得延展性良好的生物可分解 塑膠，但生物可分解塑膠的其他機(jī)械性質(zhì)不佳，而影響其應(yīng)用范圍。
[0029] 多元醇化合物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，其他適當(dāng)?shù)亩嘣蓟衔锘蛏鲜龌衔锏娜我饨M 合。多元醇化合物的具體例，如：丙二醇、丙三醇、丁二醇、聚乙二醇或己六醇等化合物。
[0030] 當(dāng)生物可分解塑膠組成物同時使用前述的聚酯化合物及多元醇化合物時，所制作 的生物可分解塑膠具有較佳的韌性?；诰廴樗岬氖褂昧繛?00重量份，多元醇化合物的 使用量為0. 1重量份至10重量份。若多元醇化合物的使用量小于0. 1重量份時，過少的多 元醇化合物會降低生物可分解塑膠的韌性。若多元醇化合物的使用量大于10重量份時，雖 然過多的多元醇化合物可制得延展性良好的生物可分解塑膠，但生物可分解塑膠的其他機(jī) 械性質(zhì)不佳，而影響其應(yīng)用范圍。
[0031] 前述的脂肪族聚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咀寰埘セ衔锘蛏鲜龌衔锏娜我饨M合。
[0032] 脂肪族聚酯化合物可增加前述的聚乳酸與聚酯化合物的兼容性，而增加聚乳酸與 聚酯化合物的反應(yīng)性，進(jìn)而提升所制作的生物可分解塑膠的功效。基于聚乳酸的使用量為 100重量份，脂肪族聚酯化合物的使用量為1重量份至20重量份。若脂肪族聚酯化合物的使 用量少于1重量份時，過少的脂肪族聚酯化合物不易增加聚乳酸與聚酯化合物的兼容性， 而降低聚乳酸與聚酯化合物的反應(yīng)性。若脂肪族聚酯化合物的使用量大于20重量份時， 由于脂肪族聚酯化合物為液態(tài)，過多的脂肪族聚酯化合物不易與其他粉態(tài)的組成物均勻混 合，而降低生物可分解塑膠組成物的兼容性。
[0033] 進(jìn)行上述的步驟110后，對前述的生物可分解塑膠組成物進(jìn)行混煉造粒步驟，以 形成具延展性的生物可分解塑膠，如步驟120及130所示。上述的混煉造粒步驟的溫度可 為 150°C至 180°C。
[0034] 在一實(shí)施例中，進(jìn)行上述的混煉造粒步驟之后，此制造方法100可選擇性地依序 進(jìn)行干燥步驟及射出成型步驟。干燥步驟系將前述的生物可分解塑膠放置于90°C的環(huán)境 中，以使生物可分解塑膠的含水率低于或等于250ppm，而可避免生物可分解塑膠中的聚乳 酸裂解。在一實(shí)施例中，干燥步驟的時間大于或等于4小時。
[0035] 前述的射出成型步驟是將所制得的生物可分解塑膠加至混煉機(jī)中，以制得具有特 定外型的生物可分解塑膠制品，其中生物可分解塑膠制品的特定外型會根據(jù)所使用的模具 來決定。在一實(shí)施例中，射出成型步驟的加工溫度可為150°C至180°C。在另一實(shí)施例中， 射出成型步驟的加工溫度可為165°C至170°C。在一實(shí)施例中，射出成型步驟的模具溫度可 為 100°C至 120°C。
[0036] 在一實(shí)施例中，利用前述本發(fā)明的制造方法所制作的生物可分解塑膠的斷裂延伸 率為250%至600%。
[0037] 值得一提的是，本發(fā)明所得的具延展性的生物可分解塑膠，其是通過在聚乳酸中 添加聚酯化合物、多元醇化合物及脂肪族聚酯化合物，以增加所制得的生物可分解塑膠的 延展性。
[0038] 以下列舉數(shù)個實(shí)施例，藉此更詳盡闡述本發(fā)明的具延展性的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)視后附的權(quán)利要求書所界 定為準(zhǔn)。
[0039] 制備生物可分解塑膠 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、1重量份的多元醇化合物及1重 量份的脂肪族聚酯化合物加至攪拌桶中攪拌均勻，以形成生物可分解塑膠組成物。
[0040] 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)行混 煉造粒制程，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，并于150°C至180°C之溫度下來進(jìn)行混煉造粒步驟，即可 制得生物可分解塑膠。所得的生物可分解塑膠的斷裂延伸率以下列的評價方式進(jìn)行評價， 其結(jié)果如表1所示，其中斷裂延伸率的檢測方法容后再述。
[0041] 實(shí)施例2至5及比較例1 實(shí)施例2至5及比較例1系使用與實(shí)施例1的制作方法相同的制備方法，不同處在于 實(shí)施例2至5及比較例1系改變生物可分解塑膠中原料的種類及使用量，其配方及評價結(jié) 果如表1所示，此處不另贅述。
[0042] 評價方式 斷裂延伸率 生物可分解塑膠的斷裂延伸率系將上述實(shí)施例1至5及比較例1所制得的生物可分解 塑膠放置于90°C的環(huán)境下，進(jìn)行干燥步驟，以使生物可分解塑膠的含水率不大于250ppm。 經(jīng)過4小時后，以加工溫度為150°C至185°C，且模具溫度為100°C至120°C的條件對干燥的 生物可分解塑膠進(jìn)行射出成型步驟，而可制得生物可分解塑膠制品。
[0043] 接著，依據(jù)美國材料試驗協(xié)會（AmericanSocietyforTestingandMaterials; ASTM)的D-638法來量測上述生物可分解塑膠制品的斷裂延伸率。
[0044] 由表1的結(jié)果可知，本發(fā)明通過在聚乳酸中添加聚酯化合物、多元醇化合物及脂 肪族聚酯化合物，以增加生物可分解塑膠中的各組成的兼容性，而可增加均勻性。再者，利 用本發(fā)明的生物可分解塑膠的制造方法可制得具有優(yōu)異延展性的生物可分解塑膠。
[0045] 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，在本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域中任何具有通常知識者，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)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
[0046] 表 1 .

【權(quán)利要求】
1. 具延展性的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、多元醇及脂肪族聚酯化合物，基于該聚乳酸的含量為100重量份，該聚酯化合物的使用 量為1重量份至30重量份，該多元醇的使用量為0. 1重量份至10重量份，該脂肪族聚酯化 合物的使用量為1重量份至20重量份；以及 對該生物可分解塑膠組成物進(jìn)行一混煉造粒步驟，以形成一具延展性的生物可分解塑 膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中 該聚乳酸之一光學(xué)純度不小于95%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中 該聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中 該聚右旋乳酸與該聚左旋乳酸形成一立體異構(gòu)物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其 中該聚酯化合物系選自于由聚己內(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及上述的任意組合所組成之一族 群。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中 該多元醇系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、多元 醇糖及上述的任意組合所組成之一族群。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中 該脂肪族聚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-戊二醇脂肪酸酯及上述的任意組合所組 成之一族群。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法，其特征在于：其中 該混煉造粒步驟的溫度在150°C至180°C。
9. 一種具延展性的生物可分解塑膠，其特征在于：其是利用如權(quán)利要求1至8項中任 一項所述的具延展性的生物可分解塑膠的制造方法所制備，其中該具延展性的生物可分解 塑膠的一斷裂延伸率為250%至600%。
【文檔編號】C08L71/00GK104341751SQ201310326606
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31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