[发明专利]耐热、阻燃聚乳酸配混物

说明书

优先权要求

本申请要求于2012年10月17日提交的美国临时专利申请序列第61/715,094号(代理机构案卷号12012019)的优先权，其通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及包含聚乳酸的新颖配混物，其具有提高的耐热性以改善该配混物在使用过程中的结构完整性，以及阻燃性。

背景技术

塑料制品已经取代玻璃、金属和木制品，因为可以对塑料进行加工而不会碎片、生锈或者腐烂。塑料制品的耐用性还产生了处置两难性。而且，许多塑料树脂由石化产品制得，其具有长期供应和成本方面的问题。

因此，进行了大量努力来寻找生物衍生且可持续来源的热塑性树脂，优选降解或堆肥以还解决处置两难性的那些。

聚乳酸，也称作聚交酯或PLC，已经作为可替代石化来源树脂的来自生物可持续性有机物的热塑性树脂进行开发。

PLA也需要通过添加阻燃剂，特别是非卤化阻燃剂来获得益处。

发明内容

虽然聚乳酸是正在开发的三种最流行的源自生物树脂的优选的一种，但是它具有明显的缺点，即相比于旨在用它进行替代的源自化石树脂，其具有差的热挠曲温度。

热挠曲温度(HDT)是采用ASTM D648方案的挠曲负荷下，样品挠度的测量。挠曲负荷可以是两种设定的任一种。出于本发明的目的，将使用66磅/平方英寸(psi)或455千帕斯卡(kPa)进行热挠曲的比较测量。

聚乳酸的问题在于，其在455kPa挠曲负荷下的热挠曲温度约为55℃或131°F。换言之，在亚利桑那州夏天的汽车中，对于放置在座位上的手持式电子器件，或者作为汽车内部地板上的食品袋内的含易腐烂食物的一片包装的情况下PLA不足够坚固以用作模塑在车厢组件内用作热塑性树脂。

PLA的问题在于其不具有足够的耐热性，以允许将其考虑作为目前用于许多常用塑料制品的源自化石的热塑性树脂的实际替代品。

向PLA配混物添加阻燃剂会对其他性质，例如热挠曲温度造成负面影响。

本领域所需的是一种耐热、阻燃的聚乳酸配混物，从而使得此类配混物可代替由(通过进入泥土采矿或钻井获得的)石化源制成的热塑性树脂的耐热的热塑性配混物，同时还提供可接受的、非卤代阻燃剂性质。

在一些终端应用中，PLA的另一个问题在于它并非合适地是韧性的，即，耐冲击性。即使是耐热的，脆性热塑性配混物也不适于商业应用。

本发明通过如下方式解决了该问题：将PLA与特定量的滑石、间苯二酚二(二苯基磷酸酯)作为非卤代阻燃剂，以及任选的冲击改性剂混配，从而使得PLA配混物具有足够的耐热性、阻燃性和冲击韧性，以允许用所述PLA配混物替代常规热塑性配混物。

本领域长期以来都需要解决耐热性问题。PLA的主要制造商天然工作公司(NatureWorks,LLC)在网站www.natureworksllc.com上公开的出版文献中报导了通过向PLA中加入多达50重量％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，以产生50-50PLA-ABS掺混物，其相比纯PLA聚合物树脂的HDT仅仅改善了2℃。向PLA加入高至80重量％的ABS能够导致HDT改善达30℃，不过对于该混合物，其实际上更多的是用PLA改性的ABS聚合物。

此外，本领域长期以来都需要解决耐热性问题，在一些工业中的普遍特征是PLA配混物在66psi下应该优选具有至少65℃的HDT，以成为生物可持续源和可实际商业应用的实际热塑性配混物。

本领域需要一种方式来提高PLA的实际HDT值，同时又能保持所得配混物主要明显还是PLA配混物。

出于本发明的目的，PLA应该是“主要组分”，意味着PLA在配合物中所占的量至少约为30重量％(30％)。

令人意外的发现，如下组合：PLA、1-8重量％的滑石、间苯二酚二(二苯基磷酸酯)以及任选的丙烯酸类冲击改性剂，可以将PLA配混物的HDT增加至大于65℃。

本发明的一个方面是一种耐热、阻燃聚乳酸配混物，其包含：(a)聚乳酸；(b)聚碳酸酯；(c)滑石，其含量是配混物的约为1-8重量％；以及(d)间苯二酚二(二苯基磷酸酯)。

本发明的另一个方面是一种由如上刚刚描述的配混物形成的阻燃塑料制品。

将结合表现出乎意料的技术效果的实施方式和实施例进一步解释本发明配混物的特征和优点。

具体实施方式