[发明专利]基于PLA的制品的热成型

说明书

本发明涉及一种通过热成型生产聚乳酸(PLA)成形制品的方法和这种热成型的PLA制品。特别地，用于制造成形制品的方法包括：加热可结晶的基于聚乳酸(PLA)的树脂的片材，该片材具有通过差示扫描量热法(DSC)测定的大于0.70的冷结晶焓与总熔融焓比例(ΔH_cc/ΔH_m)，其中加热包括加热步骤，其中以每秒5℃至25℃的加热速率将片材从至多80℃的表面温度加热到至少90℃至至多150℃的表面温度，以提供具有通过DSC测定的大于0.5的冷结晶焓与总熔融焓的比例(ΔH_cc/ΔH_m)的加热的片材；以及在加热之后立即通过模具将加热的片材成型，以提供成形制品，其中所述模具的温度为至少70℃且至多120℃。

本发明涉及一种用于通过热成型(thermalforming)生产聚乳酸(PLA)成形制品(shaped article)的方法以及这样的热成型的PLA制品。

生物基聚合物作为石油衍生材料的替代物是令人感兴趣的。生物基聚合物能够提供对于产品退市(end of life)选择的有吸引力的排列，包括可再循环性和可降解性，并且可以从可再生资源获得。聚乳酸(也被称为聚丙交酯或PLA)作为在工业堆肥条件下能够降解的聚合物已经受到了特别的关注。此外，用于生产聚乳酸(例如乳酸或丙交酯)的原料可以从来自农业的糖的发酵来获得。

聚乳酸具备有吸引力的性质，例如高硬度和其可以被熔融加工成例如纤维、膜和注塑成型产品的事实。然而，通常使用的聚乳酸制品通常具有低耐热性和低韧性，这降低了其作为通用聚合物的实际应用。

对于显示出增加的耐热性和强度的PLA制品，存在连续的探索。

已经在文献中描述了用于制备PLA制品的几种方法。

例如，美国专利申请No.2008/0258357描述了一种用于生产半结晶聚乳酸的方法，其中通过加热片材直到它们变得半结晶，然后在相对冷的模具上使片材成型而使PLA树脂的非晶片材热成型。半结晶的热成型制品被描述为具有改进的耐热性。然而，对于热成型制品来说，该片材的结晶度太高，以致于不能适当地保持模具的形状细节。

美国专利No.8,110,138公开了一种方法，其包括挤出聚(羟基链烷酸)(PHA)(例如聚乳酸(PLA))以生产第一制品，该第一制品是部分结晶的膜或片材；在温度为大于或等于约90℃的加热模具中使第一制品热成型以生产第二制品；以及通过将第二制品保持在加热模具中小于约40秒而对第二制品进行热处理，以产生热成型制品，其中PHA组合物包含PHA和基于组合物的重量为0至约4％的成核剂，或基本上由其组成。然而，该方法需要在不同温度下的几个模塑步骤，这涉及多个模具的投资，这显著地增加了工艺成本。此外，所得到的热成型制品即使可能具有良好的性质，但它们对于最苛刻的应用而言仍然不令人满意(例如，就它们的耐热性而言)。

US 2009/311511涉及一种乳酸聚合物组合物、包含该组合物的模塑制品以及用于生产该模塑制品的方法。更特别地，该文件涉及一种乳酸聚合物组合物、包含该组合物的模塑制品和片材、通过使片材二次成型而获得的热成型制品以及用于生产热成型制品的方法，其中该组合物能够通过加速结晶而被赋予耐热性同时保持透明度。

为了完整，应当注意，US 9,045,635涉及聚乳酸立体复合物、其生产方法以及用于聚乳酸树脂的成核剂。更具体地，该公开内容涉及具有良好的耐热性和高水平的力学性能和耐化学性的聚乳酸立体复合物、其有效生产方法、含有这样的聚乳酸立体复合物的成核剂以及使用这样的成核剂生产聚乳酸树脂组合物的方法。然而，该文件不涉及用于制造成形的热成型制品的方法。

需要一种改进的方法，其获得具有改进外观(包括良好的细节保持性、耐热性和强度)的PLA制品。特别地，与类似于用于聚苯乙烯的存在已久的方法相比，该方法是可以通过以工业标准上可接受的速度运行的简化方法，且对设备的投资最小。

本发明的一个目的是提供这样的方法和这样的PLA制品。