具有优异的熔体强度的聚丙交酯树脂组合物及其制备方法与流程

相关申请的交叉引用本技术要求向韩国知识产权局在2023年3月9日提交的韩国专利申请10-2023-0031173号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。本发明涉及具有优异的熔体强度的聚丙交酯树脂组合物及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙交酯(或聚乳酸；pla)树脂基于生物基原料制备，并且是在生产过程中释放较少的作为全球变暖气体的二氧化碳的环境友好材料，并且在特定温度和堆肥设施中分解。近年来，作为应对废弃塑料使用和碳排放规定的措施，其还作为能够代替现有的原油基树脂的材料之一而受到关注。此外，聚丙交酯树脂的优点在于比其他生物可降解聚合物更便宜并且具有更高的拉伸强度和模量特性。

2、然而，因为聚丙交酯的熔体强度和熔体弹性低，所以难以将其应用于与拉伸物理性质相关的工艺，例如吹制、吹塑、纺丝、发泡和纸涂覆。作为改善熔体强度的方法，对于使用ce(扩链剂)开发具有长链、支化、交联或星形结构的pla以改善聚合物链缠结已进行很多尝试。然而，存在以下问题：诸如二异氰酸酯等ce具有毒性并且由于使用ce而失去生物降解的优点，并且不容易调整聚合物结构，并且难以找到适当的ce浓度。

3、另一方面，对于通过向纯pla中加入环氧类支化剂来改善熔体强度的方法也正在进行研究。然而，因为pla末端基团的羧基和环氧基主要反应形成支化结构，所以也观察到反应性根据pla酸值(添加剂、引发剂等对末端基团的影响)而存在许多差异。

4、或者，可以引入其它聚合物，或者微米或纳米尺寸的填料。然而，存在如下限制：其他聚合物共混可能导致再循环和生物降解方面的限制，并且引入填料的问题在于不容易实现均匀的混合和颗粒分散。

5、因此，本发明的特征在于将支化剂和具有cooh末端基团的pla低聚物引入聚丙交酯中，从而不仅保持pla的生物降解的优点，而且由于其高支化效果而改善了熔体强度，使其可应用于宽成型窗口。

技术实现思路

1、[技术问题]

2、本发明的目的是提供具有优异的熔体强度的聚丙交酯树脂组合物。本发明的另一个目的是提供通过改善熔体强度而可应用于诸如吹制、吹塑、纺丝、发泡和纸涂覆等成型工艺的聚丙交酯树脂组合物。

3、本发明的另一个目的是提供聚丙交酯树脂组合物的生产方法。

4、[技术方案]

5、为了实现上述目的，本文提供如下的聚丙交酯树脂组合物：

6、一种聚丙交酯树脂组合物，其包含：

7、聚丙交酯树脂，

8、末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物，和

9、支化剂。

10、本文所用的术语“聚丙交酯树脂”定义为总括地表示包含以下重复单元的均聚物或共聚物。

11、

12、聚丙交酯树脂可以通过包括通过丙交酯单体的开环聚合形成重复单元的步骤的工艺来制备。在开环聚合和重复单元形成工序完成之后获得的聚合物可以被称为“聚丙交酯树脂”。

13、在本文中，“丙交酯单体”可以定义如下。通常，“丙交酯单体”可以分为由l-乳酸组成的l-丙交酯、由d-乳酸组成的d-丙交酯和由一种l-形式和一种d-形式组成的内消旋丙交酯。此外，l-丙交酯和d-丙交酯之比为50:50的混合物称为d,l-丙交酯或外消旋丙交酯。已知，在这些丙交酯中，当通过仅使用具有高旋光纯度的l-丙交酯或d-丙交酯进行聚合时，获得具有高立构规整性的l-或d-聚丙交酯(plla或pdla)，并且与光学纯度低的聚丙交酯相比，这种聚丙交酯快速结晶并且结晶度高。然而，在本说明书中，“丙交酯单体”定义为包括所有种类的丙交酯，而与丙交酯根据其种类的特性差异和由其形成的聚丙交酯树脂的特性差异无关。

14、同时，本发明的聚丙交酯树脂的重均分子量例如为70,000至400,000。

15、本发明的特征在于将这种聚丙交酯树脂与末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物组合使用，从而改善聚丙交酯树脂的熔体强度。

16、如本文所用，术语“末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物”是指聚丙交酯低聚物的末端基团为羧基。具体地，聚丙交酯低聚物在末端具有羟基，并且在本发明中，这意味着将这样的羟基用羧基改性。为此，可以使用应用乐各种材料的反应，并且在本发明中，改性通过使用琥珀酰氯进行。这将在后文描述的实例中更详细地描述。

17、末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物可以选自由以下组成的组中的任一种：

18、

19、其中，r是以下化学式2表示的取代基：

20、[化学式2]

21、

22、其中n表示重复单元的个数。

23、由于末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物具有与聚丙交酯树脂相似的衍生自丙交酯单体的重复单元，其特征在于不仅能够保持本发明的聚丙交酯树脂组合物的生物可降解特性，而且使聚丙交酯树脂具有优异的支化性质。此外，当末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物和支化剂与聚丙交酯树脂混合时，可以由于高支化效果而改善熔体强度。此外，由于角频率的增加而导致粘度降低，从而不仅能够改善熔体强度，而且能够改善成型加工性。

24、末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物的重均分子量可以根据每种丙交酯重复单元的数量进行调整。优选地，末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物的重均分子量为1,000至70,000。

25、优选地，末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物基于100重量份的聚丙交酯树脂的含量为1至20重量份。如果含量小于1重量份，则由于使用末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物而产生的效果是轻微的，并且如果含量超过20重量份，则可能影响聚丙交酯树脂的固有物理性质。

26、此外，本发明的聚丙交酯树脂组合物包含与聚丙交酯树脂和末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物一起的支化剂。

27、优选地，支化剂基于100重量份的聚丙交酯树脂的含量为0.1至10重量份。如果含量小于0.1重量份，则由于使用支化剂而产生的效果是轻微的，并且如果含量超过10重量份，则可能影响聚丙交酯树脂的物理性质。

28、优选地，支化剂表示如下：

29、

30、其中，

31、x、y和z表示每种重复单元的摩尔分数，r是杂原子或是不具有取代基或取代有一个以上的官能部分的c1-10烃基，并且

32、n表示重复单元的数量。

33、作为支化剂，例如，可以使用市售产品，并且通常可以使用作为环氧类支化剂的joncryl adr 4468。

34、另一方面，本发明的聚丙交酯树脂组合物的生产方法没有特别限制，只要其是将聚丙交酯树脂、末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物和支化剂混合的方法即可。在一个实例中，可以将上述组分中的每一个熔融并混合。

35、[有益效果]

36、本发明的聚丙交酯树脂组合物包含末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物，因此在保持生物降解的优点的同时，由于高支化效果而具有优异的熔体强度。此外，聚丙交酯树脂组合物通过熔体强度的改善而能够应用于诸如吹制、吹塑、纺丝、发泡和纸涂覆等成型工艺。

技术特征：

1.一种聚丙交酯树脂组合物，其包含：

2.如权利要求1所述的聚丙交酯树脂组合物，其中：

3.如权利要求1所述的聚丙交酯树脂组合物，其中：

4.如权利要求1所述的聚丙交酯树脂组合物，其中：

5.如权利要求1所述的聚丙交酯树脂组合物，其中：

6.如权利要求1所述的聚丙交酯树脂组合物，其中：

7.如权利要求1所述的聚丙交酯树脂组合物，其中：

8.如权利要求1所述的聚丙交酯树脂组合物，其中：

技术总结
本发明的聚丙交酯树脂组合物包含末端基团为羧基的聚丙交酯低聚物，因此在保持生物降解的优点的同时，由于高支化效果而具有优异的熔体强度。

技术研发人员：祚正训,金世勋,吴完奎
受保护的技术使用者：株式会社LG化学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5