[发明专利]耐热、阻燃的聚乳酸配混物

说明书

优先权要求

本申请要求于2013年1月16日提交的美国临时专利申请序列第61/753,280号(代理机构案卷号12013001)的优先权，其通过参考结合于此。

发明领域

本发明涉及包含聚乳酸的新颖的配混物，该配混物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和阻燃性。

背景技术

塑料制品已经代替玻璃、金属和木材制品，因为塑料可以进行工程设计而不会破碎、生锈或腐烂。塑料制品的耐久性也造成处置难题。而且，许多塑料树脂由石化产品制得，而石化产品有长期供应和成本方面的问题。

因此，人们在努力寻找生物衍生的可持续的热塑性树脂资源，优选的是能降解或堆肥从而解决处置难题的那些热塑性树脂资源。

已经开发了聚乳酸(也称为聚丙交酯或PLA)作为来自生物可持续来源的热塑性树脂，它可以代替源自石化产品的树脂。

PLA还需要受益于添加阻燃剂，特别是非卤化阻燃剂。

发明内容

虽然聚乳酸可能是正被开发的三种最常见的生物衍生树脂中的一种，但是与其意图代替的化石衍生树脂相比，聚乳酸具有独特的缺点，即它具有较差的热挠曲温度。

依据ASTM D648协议，热挠曲温度(HDT)是样品在挠曲载荷下的挠曲的量度。挠曲载荷可以是两组设定中的任一种。在本发明中，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。

聚乳酸的问题是它在455kPa的柔性载荷下的热挠曲温度为约55℃或131°F。换言之，在亚利桑那州夏季日间的汽车内部，PLA不够坚固，因此不能用作模塑为乘客车厢部件的热塑性树脂，不能用作手提式电子器件外壳放置在座位上，或者不能用作在食品杂货袋中含有易腐食品的一片包装被放置在汽车内的底板上。

PLA的问题是它不具有足够的耐热性，因此实际上不被考虑作为目前在许多普通塑料制品中使用的化石衍生的热塑性树脂的代替品。

向PLA配混物添加阻燃剂可能会不利地影响其它性质，例如热挠曲温度。

本领域所需的是耐热、阻燃的聚乳酸配混物，从而这样的配混物可替换其中热塑性树脂由石化源(通过在大地中采矿或钻井获得)制成的耐热的热塑性配混物，同时还提供可接受的非卤化阻燃性质。

在有些终端应用中，PLA的另一个问题是其韧性(即耐冲击)不足。即使具有耐热性，脆性热塑性配混物也不适于商业应用。

本发明通过下述方式解决了这个问题：将PLA与特定含量的滑石、作为非卤化阻燃剂的磷酸芳基酯和任选的抗冲击改性剂配混，从而所述PLA配混物具有足够的耐热性、阻燃性和冲击韧性以允许所述PLA配混物替换常规的热塑性配混物。

本领域长期以来都需要解决上述耐热性问题。PLA的主要制造商天然工作公司(NatureWorks，LLC)在网站www.natureworksllc.com公开的文献中报导了通过向PLA中加入最多达50重量％的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，生成50-50PLA-ABS掺混物，其HDT比纯PLA聚合物树脂的HDT仅仅改善了2℃。把最多达80重量％的ABS添加到PLA的确导致HDT改善30℃，但在该混合物中，更像使用PLA改性的ABS聚合物。

而且，本领域长期以来都需要解决该耐热性问题，在一些工业中的普遍特征是PLA配混物在66psi下应该最好具有至少65℃的HDT，以便成为来自生物可持续源的可实际工业应用的热塑性配混物。

本领域需要一种方法来提高PLA的实际HDT值，同时又能保持所得配混物基本来说实质上还是PLA配混物。

在本发明中，PLA应该保持为″主要组分″，意味着PLA在配混物中所占的量至少约为30重量％(30％)。

令人意外地发现，将PLA与1-8重量％的滑石、磷酸芳基酯和任选的丙烯酸类抗冲改性剂组合起来，可将PLA配混物的HDT增加到高于65℃。

本发明的一个方面是耐热、阻燃的聚乳酸配混物，其包含：(a)聚乳酸；(b)聚碳酸酯；(c)含量为配混物的约1-8重量％的滑石；和(d)磷酸芳基酯。

本发明的另一方面是由以上紧邻的段落所述的配混物成形得到的阻燃塑料制品。

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。

本发明的具体实施方式