具延展性的生物可分解塑胶及其制造方法
【专利摘要】本发明揭露一种具延展性的生物可分解塑胶及其制造方法，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胶的延展性。
【专利说明】具延展性的生物可分解塑胶及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明是有关于一种塑胶材料，且特别是有关于一种生物可分解塑胶材料。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着工商产业日新月异的脚步，塑胶制品的需求逐年增加，无论是交通运 输，或物品的储存保护，塑胶制品俨然已成为工业或日常生活不可或缺的物品。
[0003] 长久以来，传统塑胶制品是使用石化产品作为主要原料。但传统塑胶制品不易分 解，使用后任意弃置会对生态造成极大的负担。
[0004] 常见的废弃物的处理方式是焚化处理，但若使用焚化处理来焚烧传统塑胶制品废 弃物，焚化后易产生有毒气体，而对环境造成二次伤害。此外，石化原料的来源逐渐短缺，使 得传统塑胶制品成本日益增加，开发替代且环保的塑胶制品已成为刻不容缓的议题。
[0005] 由于环保意识高涨与石化原料短缺，目前开发出生物可分解塑胶制品，以逐渐取 代传统塑胶。一般常见的生物可分解塑胶原料是聚乳酸。当生物可分解塑胶弃置于自然环 境中时，所含的聚乳酸会被环境中的微生物代谢分解，而焚化生物可分解塑胶亦仅会产生 水和二氧化碳，因此不会对环境造成冲击。
[0006] 然而，目前生物可分解塑胶制品仍有技术上的瓶颈，而无法完全取代习知的石化 产品所制备的塑胶制品。例如生物可分解塑胶制品过于硬且脆，而使得延展性不佳，进而影 响其使用范围。
[0007] 为了解决上述问题，目前业界尝试于生物可分解塑胶中添加弹性橡胶或耦合剂， 以增加生物可分解塑胶制品的延展性。但所添加的弹性橡胶与聚乳酸的兼容性较差，而耦 合剂则会延长生物可分解塑胶的反应时间，而使得反应温度不易控制，进而使得高分子链 容易裂解。
[0008] 有鉴于此，亟需提出一种具延展性的生物可分解塑胶及其制造方法，借以改善习 知塑胶制品的种种问题。
【发明内容】
[0009] 因此，本发明之一态样就是在提供一种具延展性的生物可分解塑胶及其制造方 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 作的生物可分解塑胶的延展性。
[0010] 本发明的另一态样是在提供一种具延展性的生物可分解塑胶，其是利用上述的制 造方法来制备。
[0011] 根据本发明的上述态样，提出一种具延展性的生物可分解塑胶及其制造方法。在 一实施例中，此制造方法是先提供一生物可分解塑胶组成物，其中此生物可分解塑胶组成 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，基于聚乳酸的含量为100 重量份，聚酯化合物的使用量为1重量份至30重量份，多元醇化合物的使用量为0. 1重量 份至10重量份，而脂肪族聚酯化合物的使用量为1重量份至20重量份。然后，对生物可分 解塑胶组成物进行混炼造粒步骤，以形成具延展性的生物可分解塑胶。
[0012] 依据本发明之一实施例，上述聚乳酸的光学纯度不小于95%。
[0013] 依据本发明的另一实施例，上述聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。
[0014] 依据本发明的又一实施例，上述的聚右旋乳酸与聚左旋乳酸形成一立体异构物。 [0015] 依据本发明的再一实施例，上述的聚酯化合物可包含但不限于聚己内酯、聚对苯 二甲酸己二酸丁二醇共聚酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚酰胺酯、聚对苯二 甲酸乙二酯或上述化合物的任意组合。
[0016] 依据本发明的又另一实施例，上述的多元醇化合物可包含但不限于不饱和多元 醇、饱和多元醇、环氧多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、天然多元醇、多元醇糖或上述化合 物的任意组合。
[0017] 依据本发明的再另一实施例，上述的脂肪族聚酯化合物可包含但不限于柠檬酸三 丁酯、三醋酸甘油酯、三羟甲基丙烷三辛酸酯、聚己二酸丙二醇酯、聚乙醇酸、戊二酸饱和脂 肪酸酯、3-戊二醇脂肪酸酯或上述化合物的任意组合。
[0018] 依据本发明的更另一实施例，上述的混炼造粒步骤的温度为150°C至180°C。
[0019] 根据本发明的另一态样，提供一种具延展性的生物可分解塑胶。在一实施例中，此 具延展性的生物可分解塑胶的断裂延伸（elongationatbreak)率为250%至600%。
[0020] 应用本发明具延展性的生物可分解塑胶及其制造方法，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胶的延展性。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是绘示依照本发明之一实施例的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法的 流程图。
[0022] 100 方法 110提供生物可分解塑胶组成物 120进行混炼造粒步骤 130形成具延展性的生物可分解塑胶。
【具体实施方式】
[0023] 承前所述，本发明提供一种具延展性的生物可分解塑胶及其制造方法，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 胶的延展性。
[0024] 请参照图1，其是绘示依照本发明之一实施例的具延展性的生物可分解塑胶的制 造方法的流程图。在一实施例中，此制造方法100是先进行提供生物可分解塑胶组成物的 步骤110,其中生物可分解塑胶组成物包含聚乳酸、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胶组成物不含耦合剂及/或界面活性剂。在一实施例中， 上述的生物可分解塑胶组成物不需耦合剂即可进行反应，且不会增加生物可分解塑胶组成 物的反应时间，进而不造成聚乳酸的分子链于高温环境中裂解。再者，本发明的生物可分解 塑胶组成物不需使用界面活性剂即可增加各组成物之间的兼容性。
[0025] 在一实施例中，前述的生物可分解塑胶组成物可一次添加，或分步骤添加，以增加 生物可分解塑胶组成物的均匀性。
[0026] 上述的聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。在一实施例中，聚左旋乳酸及聚右 旋乳酸可形成为一立体异构物（Sterocomplex-PLA;Sc-PLA)。在一实施例中，聚左旋乳酸 与聚右旋乳酸的光学纯度不小于95%。若聚乳酸的光学纯度小于95%时，不良光学纯度会降 低所制作的生物可分解塑胶的延展性等的物性，并降低生物可分解塑胶的结晶速率。
[0027] 前述的聚酯化合物可包含但不限于聚己内酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇共聚 酯、聚丁烯对苯二甲酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚酰胺酯、聚对苯二甲酸乙二酯、其他适当的聚 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胶组成物的韧性，而增加生物可分解塑胶组成物 的延展性。基于聚乳酸的使用量为100重量份，聚酯化合物的使用量为1重量份至30重量 份。若聚酯化合物的使用量少于1重量份时，聚酯化合物对于生物可分解塑胶的韧性的提 升效果不佳。若聚酯化合物的使用量大于30重量份时，虽可制得延展性良好的生物可分解 塑胶，但生物可分解塑胶的其他机械性质不佳，而影响其应用范围。
[0029] 多元醇化合物可包含但不限于不饱和多元醇、饱和多元醇、环氧多元醇、聚醚多元 醇、聚酯多元醇、天然多元醇、多元醇糖，其他适当的多元醇化合物或上述化合物的任意组 合。多元醇化合物的具体例，如：丙二醇、丙三醇、丁二醇、聚乙二醇或己六醇等化合物。
[0030] 当生物可分解塑胶组成物同时使用前述的聚酯化合物及多元醇化合物时，所制作 的生物可分解塑胶具有较佳的韧性。基于聚乳酸的使用量为100重量份，多元醇化合物的 使用量为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重量份时，过少的多 元醇化合物会降低生物可分解塑胶的韧性。若多元醇化合物的使用量大于10重量份时，虽 然过多的多元醇化合物可制得延展性良好的生物可分解塑胶，但生物可分解塑胶的其他机 械性质不佳，而影响其应用范围。
[0031] 前述的脂肪族聚酯化合物可包含但不限于柠檬酸三丁酯、三醋酸甘油酯、三羟甲 基丙烷三辛酸酯、聚己二酸丙二醇酯、聚乙醇酸、戊二酸饱和脂肪酸酯、3-戊二醇脂肪酸酯、 其他适当的脂肪族聚酯化合物或上述化合物的任意组合。
[0032] 脂肪族聚酯化合物可增加前述的聚乳酸与聚酯化合物的兼容性，而增加聚乳酸与 聚酯化合物的反应性，进而提升所制作的生物可分解塑胶的功效。基于聚乳酸的使用量为 100重量份，脂肪族聚酯化合物的使用量为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重量份时，过少的脂肪族聚酯化合物不易增加聚乳酸与聚酯化合物的兼容性， 而降低聚乳酸与聚酯化合物的反应性。若脂肪族聚酯化合物的使用量大于20重量份时， 由于脂肪族聚酯化合物为液态，过多的脂肪族聚酯化合物不易与其他粉态的组成物均匀混 合，而降低生物可分解塑胶组成物的兼容性。
[0033] 进行上述的步骤110后，对前述的生物可分解塑胶组成物进行混炼造粒步骤，以 形成具延展性的生物可分解塑胶，如步骤120及130所示。上述的混炼造粒步骤的温度可 为 150°C至 180°C。
[0034] 在一实施例中，进行上述的混炼造粒步骤之后，此制造方法100可选择性地依序 进行干燥步骤及射出成型步骤。干燥步骤系将前述的生物可分解塑胶放置于90°C的环境 中，以使生物可分解塑胶的含水率低于或等于250ppm，而可避免生物可分解塑胶中的聚乳 酸裂解。在一实施例中，干燥步骤的时间大于或等于4小时。
[0035] 前述的射出成型步骤是将所制得的生物可分解塑胶加至混炼机中，以制得具有特 定外型的生物可分解塑胶制品，其中生物可分解塑胶制品的特定外型会根据所使用的模具 来决定。在一实施例中，射出成型步骤的加工温度可为150°C至180°C。在另一实施例中， 射出成型步骤的加工温度可为165°C至170°C。在一实施例中，射出成型步骤的模具温度可 为 100°C至 120°C。
[0036] 在一实施例中，利用前述本发明的制造方法所制作的生物可分解塑胶的断裂延伸 率为250%至600%。
[0037] 值得一提的是，本发明所得的具延展性的生物可分解塑胶，其是通过在聚乳酸中 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胶的 延展性。
[0038] 以下列举数个实施例，藉此更详尽阐述本发明的具延展性的生物可分解塑胶及其 制造方法，然其并非用以限定本发明，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界 定为准。
[0039] 制备生物可分解塑胶 实施例1 首先，将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搅拌桶中搅拌均匀，以形成生物可分解塑胶组成物。
[0040] 接着，将此生物可分解塑胶组成物加至双螺杆押出机中（亚靖机械制），以进行混 炼造粒制程，其中双螺杆押出机的螺杆直径为30毫米，螺杆长度与直径比为24至32,压缩 比为2. 5至1，螺杆转速为200rpm，并于150°C至180°C之温度下来进行混炼造粒步骤，即可 制得生物可分解塑胶。所得的生物可分解塑胶的断裂延伸率以下列的评价方式进行评价， 其结果如表1所示，其中断裂延伸率的检测方法容后再述。
[0041] 实施例2至5及比较例1 实施例2至5及比较例1系使用与实施例1的利记博彩app相同的制备方法，不同处在于 实施例2至5及比较例1系改变生物可分解塑胶中原料的种类及使用量，其配方及评价结 果如表1所示，此处不另赘述。
[0042] 评价方式 断裂延伸率 生物可分解塑胶的断裂延伸率系将上述实施例1至5及比较例1所制得的生物可分解 塑胶放置于90°C的环境下，进行干燥步骤，以使生物可分解塑胶的含水率不大于250ppm。 经过4小时后，以加工温度为150°C至185°C，且模具温度为100°C至120°C的条件对干燥的 生物可分解塑胶进行射出成型步骤，而可制得生物可分解塑胶制品。
[0043] 接着，依据美国材料试验协会（AmericanSocietyforTestingandMaterials; ASTM)的D-638法来量测上述生物可分解塑胶制品的断裂延伸率。
[0044] 由表1的结果可知，本发明通过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胶中的各组成的兼容性，而可增加均匀性。再者，利 用本发明的生物可分解塑胶的制造方法可制得具有优异延展性的生物可分解塑胶。
[0045] 虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在本发明所属技术 领域中任何具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰， 因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
[0046] 表 1 .
【权利要求】
1. 具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于，包含： 提供一生物可分解塑胶组成物，其中该生物可分解塑胶组成物包含聚乳酸、聚酯化合 物、多元醇及脂肪族聚酯化合物，基于该聚乳酸的含量为100重量份，该聚酯化合物的使用 量为1重量份至30重量份，该多元醇的使用量为0. 1重量份至10重量份，该脂肪族聚酯化 合物的使用量为1重量份至20重量份；以及 对该生物可分解塑胶组成物进行一混炼造粒步骤，以形成一具延展性的生物可分解塑 胶。
2. 根据权利要求1所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中 该聚乳酸之一光学纯度不小于95%。
3. 根据权利要求1所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中 该聚乳酸包含聚左旋乳酸及聚右旋乳酸。
4. 根据权利要求3所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中 该聚右旋乳酸与该聚左旋乳酸形成一立体异构物。
5. 根据权利要求1所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其 中该聚酯化合物系选自于由聚己内酯、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇共聚酯、聚丁烯对苯二 甲酸酯、聚羟基脂肪酸酯、聚酰胺酯、聚对苯二甲酸乙二酯及上述的任意组合所组成之一族 群。
6. 根据权利要求1所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中 该多元醇系选自于不饱和多元醇、饱和多元醇、环氧多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、多元 醇糖及上述的任意组合所组成之一族群。
7. 根据权利要求1所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中 该脂肪族聚酯化合物是选自于柠檬酸三丁酯、三醋酸甘油酯、三羟甲基丙烷三辛酸酯、聚己 二酸丙二醇酯、聚乙醇酸、戊二酸饱和脂肪酸酯、3-戊二醇脂肪酸酯及上述的任意组合所组 成之一族群。
8. 根据权利要求1所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法，其特征在于：其中 该混炼造粒步骤的温度在150°C至180°C。
9. 一种具延展性的生物可分解塑胶，其特征在于：其是利用如权利要求1至8项中任 一项所述的具延展性的生物可分解塑胶的制造方法所制备，其中该具延展性的生物可分解 塑胶的一断裂延伸率为250%至600%。
【文档编号】C08L71/00GK104341751SQ201310326606
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】王凯弘, 吴中仁, 张简邦宏 申请人:允友成(宿迁)复合新材料有限公司