[发明专利]聚合物组合物和包含聚乳酸和聚烯烃的制品

说明书

发明领域

本发明涉及聚合物组合物以及由所述组合物模塑的制品和制备所述组合物的方法，所述组合物包含聚乳酸(PLA)、聚烯烃、和任选的非反应性熔体强度增强添加剂(NRMSEA)。

发明背景

目前发现，聚烯烃在从包装到功能性产品例如医疗器械和一次性消费品的许多应用中被广泛使用。它们不仅安全，而且重量轻并且相对便宜。聚烯烃相对容易通过各种成型操作来熔融加工成它们的最终形态，并且由于它们良好的热稳定性和惰性特性，其也容易被回收。它们由于这样的多种特性而在现代社会中无处不在。

目前可商购获得的聚烯烃得自石油和/或天然气，它们是有限的自然资源。由于聚烯烃的来源是有限的，所以聚烯烃的价格是与原油和天然气的价格波动联系在一起的。最近，经济上、社会上、环境上和政策上对于减少对有限资源例如石油和天然气的依赖以及将其替换为得自可再生原料的材料的压力已经增大。最理想地，这种可再生材料具有与那些传统聚烯烃相近的可加工性和性能特性以及成本结构。同样期望的是，这种可再生材料保持传统聚烯烃的可回收性并且不显著改变现今场所中高密度聚乙烯(HDPE)的回收基础设施。

可再生热塑性材料的实例是聚乳酸(PLA)，其为得自可再生农产品的脂族聚酯。PLA已经用于许多应用之中，例如水瓶和保鲜工艺的吸塑包装，以完全取代聚烯烃或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。但是，由于PLA有限的可加工性(即，熔体强度差，这就不允许将其挤压吹塑为瓶子)、有限的可回收性(即，缺少专门的回收流，可能污染PET回收流，如下所述)和所述材料的其它不利性质(即，热变形温度低、隔水差、在非食品包装应用中遇到的对溶剂和表面活性剂抗性差)，其没有得到广泛的使用。

已经通过向较低浓度(小于约50重量％)的PLA添加其它组分来努力改变PLA的一些性质(即，熔体强度差)。例如，已经向浓度小于约50重量％的PLA添加聚烯烃及其共聚物来改善PLA的冲击性能。但是，这种PLA和聚烯烃混合物的加工与聚烯烃，例如HDPE的加工不同，需要额外的预加工步骤和使用双螺杆挤出机以及反应性熔体强度增加添加剂(RMSEA)，以实现较少的聚烯烃相在PLA连续相中的充分分散。预加工需要将PLA颗粒和聚烯烃颗粒熔融、混合、冷却、固化，然后切割为PLA/聚烯烃颗粒，然后将其装入双螺杆挤出机。双螺杆挤出机和/或RMSEA的使用显著增加了生产工艺的成本和复杂性。在挤压吹塑中，塑模机通常结合单螺杆挤出机而不是双螺杆挤出机。对于RMSEA，这些添加剂的使用需要对生产工艺进行监测和更大的控制。RMSEA的使用还需要纯化步骤以除去未反应的反应物，并且其可产生挥发性的产物，这就必须使用双螺杆挤出机来排放这种挥发性产物。因此，过去教导PLA和聚烯烃的混合物无法简单地取代聚烯烃例如HDPE，和在传统的聚烯烃加工平台(即传统的挤压吹塑平台)上使用单螺杆挤出机且不进行预加工或使用RMSEA进行加工。

此外，由于从主PET回收流中分离这种由PLA和聚烯烃混合物制备的产物存在困难，因此目前这种产物不能回收。存在两个主要的塑料回收流：HDPE流和PET流(PET是透明的塑料，被HDPE污染后损害了其透明度，即，PET变得浑浊)。在回收前，使用水基分离系统通过密度来分离两种塑料。PET的密度大于水的密度1g/cm³，其在水基分离系统中下沉。HDPE的密度小于1g/cm³并且其漂浮在水基分离系统中。由HDPE和PLA的共混物制备的容器密度大于1g/cm³，其中PLA的浓度为大约30％或更大。这种容器在水基分离系统中下沉，因此会污染PET流。

因此，在与聚烯烃的可加工性、性能、可回收性和成本相近但包含可再生聚合物的聚合物组合物方面仍然存在着需求。

例证性实施方案的内容

本发明涉及用于生产包含可再生材料的制品的组合物，特别是用于模塑成这种制品的聚合物组合物。所述组合物包含浓度大于约0.1重量％的PLA和小于约15重量％的聚烯烃，和任选的NRMSEA。组合物中可包含或不包含NRMSEA，这取决于组合物中PLA的浓度。

还提供了制备制品的方法，所述制品包含浓度大于约0.1重量％并且小于约15重量％的PLA、聚烯烃，和任选的NRMSEA。取决于PLA的浓度，可包含或不包含NRMSEA。

例证性的和优选的实施方案的详细描述

尽管本说明书以特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书作出结论，但据信通过以下说明可更好地理解本发明。