延伸薄膜及其制造方法转让专利

申请号 : CN201210452664.2

文献号 : CN103724954B

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发明人 : 吴建邦吴志宏时国诚洪启源李家豪吴耀祖陈志勇

申请人 : 财团法人工业技术研究院

摘要 :

本发明公开了一种延伸薄膜及其制造方法。该延伸薄膜包括聚乳酸以及嵌段共聚物,其中,该嵌段共聚物包括通过化学键结合的第一嵌段、第二嵌段和第三嵌段。该延伸薄膜通过混合聚乳酸及嵌段共聚物以形成混合物的步骤、挤出该混合物以形成板体的步骤以及延伸该板体以形成延伸薄膜的步骤,制得具有高耐热及高透光特性的延伸薄膜,可应用于包装材料的用途。

权利要求 :

1.一种延伸薄膜,包括:

聚乳酸;以及

嵌段共聚物,包含:

第一嵌段,具有苯乙烯系重复单元构成的链段;

第二嵌段,具有选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元构成的链段;以及第三嵌段,具有包含环氧基的乙烯系重复单元构成的链段,其特征在于,该第一嵌段、第二嵌段和第三嵌段通过化学键结合,其特征在于,该嵌段共聚物具有式(I)或式(II)表示的结构:式中,R1表示C1-C8烷基,R2表示C2-C6伸烷基,X表示苯乙烯系重复单元,Y表示选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元,Z表示包含环氧基的乙烯系重复单元,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。

2.如权利要求1所述的延伸薄膜,其特征在于,该苯乙烯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻乙基苯乙烯、对乙基苯乙烯及对叔丁基苯乙烯;

该丙烯酸酯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环十二烷酯、丙烯酸氯甲酯、丙烯酸2-氯甲酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸3-羟基丙酯、丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯及丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯;

该甲基丙烯酸酯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环十二烷酯、甲基丙烯酸氯甲酯、甲基丙烯酸2-氯甲酯、甲基丙烯酸

2-羟基乙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯及甲基丙烯酸

2,3,4,5-四羟基戊酯;以及

该包含环氧基的乙烯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体所形成:丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、乙基丙烯酸环氧丙酯及衣康酸环氧丙酯。

3.如权利要求1所述的延伸薄膜,其特征在于,该嵌段共聚物具有式(III)表示的结构:式中,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。

4.如权利要求1所述的延伸薄膜,其特征在于,该延伸薄膜具有90至112℃的玻璃转化温度。

5.如权利要求1所述的延伸薄膜,其特征在于,该延伸薄膜具有90至93%的透光率。

6.一种制造延伸薄膜的方法,包括下列步骤:

混合聚乳酸及嵌段共聚物,以形成混合物;

挤出该混合物以形成板体;以及

延伸该板体以形成延伸薄膜,其特征在于,该嵌段共聚物包含具有苯乙烯系重复单元构成的链段的第一嵌段;具有选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元构成的链段的第二嵌段;以及具有包含环氧基的乙烯系重复单元构成的链段的第三嵌段,且该第一嵌段、第二嵌段和第三嵌段通过化学键结合,其特征在于,该嵌段共聚物具有式(I)或式(II)表示的结构:式中,R1表示C1-C8烷基,R2表示C2-C6伸烷基,X表示苯乙烯系重复单元,Y表示选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元,Z表示包含环氧基的乙烯系重复单元,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,以该混合物的总重量为基准计,该嵌段共聚物的含量介于0.5至5重量%之间。

8.如权利要求6所述的方法,通过单轴延伸或双轴延伸延伸该板体。

9.如权利要求6所述的方法,通过单轴二次延伸或双轴同步延伸而延伸该板体。

10.如权利要求6所述的方法,其特征在于,该板体的长度及宽度各自被延伸1至10倍。

11.如权利要求6所述的方法,以60至90℃的延伸温度形成该延伸薄膜。

12.如权利要求6所述的方法,以10至70厘米/秒的延伸速率形成该延伸薄膜。

13.如权利要求6所述的方法,其特征在于,该板体的厚度介于0.1至10mm间。

14.如权利要求6所述的方法,其特征在于,该苯乙烯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体所形成:苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻乙基苯乙烯、对乙基苯乙烯及对叔丁基苯乙烯;

该丙烯酸酯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环十二烷酯、丙烯酸氯甲酯、丙烯酸2-氯甲酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸3-羟基丙酯、丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯及丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯;

该甲基丙烯酸酯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环十二烷酯、甲基丙烯酸氯甲酯、甲基丙烯酸2-氯甲酯、甲基丙烯酸

2-羟基乙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯及甲基丙烯酸

2,3,4,5-四羟基戊酯;以及

该包含环氧基的乙烯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、乙基丙烯酸环氧丙酯及衣康酸环氧丙酯。

15.如权利要求6所述的方法,其特征在于,该嵌段共聚物具有式(III)表示的结构:式中,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。

说明书 :

延伸薄膜及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种延伸薄膜,具体来说,涉及一种由聚乳酸以及嵌段共聚物制成的延伸薄膜。

背景技术

[0002] 环境污染与寻求石化替代材料长久以来一直为人类所面临的重大课题,尤其在地球气候异常加剧与石油价格高涨的双重因素推动下,近年来世界各国更是投入大量资源针对上述课题寻求解决的方法。
[0003] 聚乳酸是一种具有良好生物分解性的脂肪族聚酯,由于其制造来源可为天然淀粉而不需仰赖传统的石化原料,故不会造成环境污染,可取代传统石化塑料,因此聚乳酸材料一直是研究发展的环保概念材料。近年来由于国际大厂的大量投入生产,聚乳酸材料价格已降至70至110NTD/Kg,在成本上较其它生物质塑料材料具有优势,有利于取代传统石化塑料材料。然而,聚乳酸材料虽然具有上述优点,但由于聚乳酸本身结构仍有结晶速度慢、耐热性低及熔融加工过程易产生水解现象等物化性需要改善的问题。
[0004] 为了改善聚乳酸的透光性与机械性质,已知有通过熔融混炼左旋聚乳酸(PLLA)与右旋聚乳酸(PDLA)后,再进行挤压而获得的聚乳酸薄膜,且在制备过程中还可掺混聚苯乙烯或环氧树脂颗粒等掺混物。然而,此制备聚乳酸的方法需要改变PLLA与PDLA的熔融掺重量比例,且需要添加异构物PDLA与晶核剂。亦知有通过一嵌段共聚物作为聚乳酸的兼容助剂以制得的聚乳酸薄膜。然而,此嵌段共聚物仅用以提升聚合物组份间的兼容性,对于改善聚乳酸的透光性与机械性质并无特别说明。
[0005] 因此,如何提升聚乳酸的耐热性、透光性与机械性质,将有助于包装材料的应用。

发明内容

[0006] 本发明提供一种延伸薄膜,包括:聚乳酸;以及嵌段共聚物,包含:第一嵌段,具有苯乙烯系重复单元构成的链段;第二嵌段,具有选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元构成的链段;以及第三嵌段,具有包含环氧基的乙烯系重复单元构成的链段,其中,该第一嵌段、第二嵌段和第三嵌段通过化学键结合。
[0007] 本发明还提供一种制造延伸薄膜的方法,包括下列步骤:混合聚乳酸及嵌段共聚物以形成混合物;挤出该混合物以形成板体;以及延伸该板体以形成延伸薄膜。
[0008] 本发明的延伸薄膜透过在聚乳酸中添加嵌段共聚物,以解决聚乳酸在加工过程易产生水解现象,且在经延伸加工步骤后,更能有效提升聚乳酸高分子链排列同向性与规则性,明显改善聚乳酸的耐热性、透光率与机械性质。

附图说明

[0009] 图1显示合成本发明的嵌段共聚物的1HNMR分析结果图标;
[0010] 图2显示利用单轴逐步延伸制得的PLA延伸薄膜及PLA-CE延伸薄膜,其应力和应变曲线图;
[0011] 图3显示利用双轴同步延伸制得的PLA延伸薄膜及PLA-CE延伸薄膜,其应力和应变曲线图;
[0012] 图4显示利用单轴逐步延伸制得的PLA延伸薄膜及PLA-CE延伸薄膜在不同温度下的等温结晶条件下的DSC升温曲线;以及
[0013] 图5显示利用双轴同步延伸制得的PLA延伸薄膜及PLA-CE延伸薄膜在不同温度下的等温结晶条件下的DSC升温曲线。

具体实施方式

[0014] 以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式,该领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明亦可通过其它不同的实施方式加以施行或应用,本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用,在不悖离本发明所揭示的精神下赋予不同的修饰与变更。
[0015] 须知,本说明书中所记载的“第一”、“第二”及“第三”等用语,仅用以配合说明书所揭露的内容,以供该领域技术人员了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件或顺序,故不具有技术上的实质意义,且其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
[0016] 在一具体实施例中,本发明提供一种延伸薄膜,包括聚乳酸以及嵌段共聚物,该嵌段共聚物包含第一嵌段,具有苯乙烯系重复单元构成的链段;第二嵌段,具有选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元构成的链段;以及第三嵌段,具有包含环氧基的乙烯系重复单元构成的链段,其中,该第一嵌段、第二嵌段和第三嵌段通过化学键结合。
[0017] 本发明所述的嵌段共聚物是指单体的聚合产物,即由第一嵌段、第二嵌段及第三嵌段聚合而成的聚合物,该单体包括苯乙烯系单体、丙烯酸酯系单体、甲基丙烯酸酯系单体以及具有包含环氧基的乙烯系单体。具体而言,可先合成第一嵌段,并准备第二嵌段及第三嵌段,接着可选择令第一嵌段依序与第二嵌段及第三嵌段聚合,或令第一嵌段依序与第三嵌段及第二嵌段聚合。
[0018] 本发明所述的“苯乙烯系重复单元构成的链段”是指由多个苯乙烯单体聚合形成的链段,因此,该第一嵌段包含该链段。
[0019] 本发明所述的“选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元构成的链段”是指由多个丙烯酸酯单体或多个甲基丙烯酸酯单体或包括多个此等可聚合的基团的单体聚合形成的链段。
[0020] 本发明所述的“环氧基乙烯系重复单元构成的链段”是指由多个具有环氧基的乙烯系单体聚合形成的链段。
[0021] 一具体实施例中,该嵌段共聚物具有式(I)表示的结构:
[0022]
[0023] 式(I)
[0024] 式中,R1表示C1-C8烷基,R2表示C2-C6伸烷基,X表示苯乙烯系重复单元,Y表示选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种单元,Z表示包含环氧基的乙烯系重复单元,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。
[0025] 另一具体实施例中,该嵌段共聚物具有式(II)表示的结构:
[0026]
[0027] 式(II)
[0028] 式中,R1表示C1-C8烷基,R2表示C2-C6伸烷基,X表示苯乙烯系重复单元,Y表示选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种单元,Z表示包含环氧基的乙烯系重复单元,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。
[0029] 该C1-C8烷基的实例包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基、庚基与辛基。该C2-C6伸烷基的具体实例包含乙撑、丙撑及丁撑。
[0030] 一例示性实例中,该苯乙烯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:如苯乙烯(styrene)、α-甲 基苯乙烯(α-methylstyrene)、间甲 基苯乙烯(m-methylstyrene)、邻甲基 苯乙烯 (o-methylstyrene)、对甲 基苯乙 烯(p-methylstyrene)、邻乙基苯乙烯(o-ethylstyrene)、对乙基苯乙烯(pethylstyrene)、及对叔丁基苯乙烯(p-t-butylstyrene);该丙烯酸酯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:丙烯酸甲酯(methylacrylate)、丙烯酸乙酯(ethyl acrylate)、丙烯酸正丙酯(n-propylacrylate)、丙烯酸正丁酯(n-butyl acrylate)、丙烯酸叔丁酯(t-butyl acrylate)、丙烯酸正己酯(n-hexyl acrylate)、丙烯酸环己酯(cyclohexyl acrylate)、丙烯酸2-乙基己酯(2-ethylhexyl acrylate)、丙烯酸月桂酯(lauryl acrylate)、丙烯酸异冰片酯(isobornyl acrylate)、丙烯酸环十二烷酯(cyclododecyl acrylate)、丙烯酸氯甲酯(chloromethyl acrylate)、丙烯酸2-氯甲酯(2-chloroethyl acrylate)、丙烯酸2-羟基乙酯(2-hydroxyethyl acrylate)、丙烯酸3-羟基丙酯(3-hydroxypropylacrylate)、丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯(2,3,4,5,6-pentahydroxyhexylacrylate)、丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯(2,3,4,5-tetrahydroxypentyl acrylate);该甲基丙烯酸酯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环十二烷酯、甲基丙烯酸氯甲酯、甲基丙烯酸2-氯甲酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯、甲基丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯;以及该包含环氧基的乙烯系重复单元由选自下列所组成组的至少一种单体形成:丙烯酸环氧丙酯(Glycidyl acrylate,GA)、甲基丙烯酸环氧丙酯(Glycidyl methacrylate,GMA)、乙基丙烯酸环氧丙酯(glycidyl ethacrylate)及衣康酸环氧丙酯(glycidyl itaconate)。
[0031] 再一具体实施例中,该嵌段共聚物具有式(III)表示的结构:
[0032] 式(III)
[0033] 式中,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。
[0034] 一般而言,聚乳酸的玻璃转化温度(Tg)约为60℃。经本实施例的测试结果,该延伸薄膜具有90至112℃的玻璃转化温度,具有高耐热性。本实施例的另一测试结果中,该延伸薄膜的全光线透过率约介于90至93%之间。
[0035] 本发明的实施例中,制造延伸薄膜的方法包括下列步骤:混合聚乳酸及本发明的嵌段共聚物以形成混合物;挤出该混合物以形成板体;以及延伸该板体以形成延伸薄膜,其中,该嵌段共聚物包含具有苯乙烯系重复单元构成的链段的第一嵌段;具有选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种重复单元构成的链段的第二嵌段;以及具有包含环氧基的乙烯系重复单元构成的链段的第三嵌段,且该第一嵌段、第二嵌段和第三嵌段通过化学键结合。
[0036] 在混合聚乳酸及嵌段共聚物的步骤中,以该聚乳酸与嵌段共聚物的总重量为基准计,该嵌段共聚物的添加量介于0.5至5重量%之间。
[0037] 一实施例中,使聚乳酸及嵌段共聚物的混合物挤出成具有厚度约0.1至10mm间的板体。
[0038] 在延伸该板体以形成延伸薄膜的步骤中,可利用单轴延伸或双轴延伸的拉伸程序,或者,可利用单轴二次延伸或双轴同步延伸的拉伸程序来延伸该板体。一般而言,可使板体的长度及宽度各自被延伸1至10倍。一具体实施例中,在60至90℃的延伸温度以及10至70厘米/秒的延伸速率形成延伸薄膜。
[0039] 至于嵌段共聚物,可形成具有式(I)表示的结构的嵌段共聚物:
[0040]
[0041] 式(I);
[0042] 或者,可形成具有式(II)表示结构的嵌段共聚物:
[0043]
[0044] 式(II)
[0045] 式(I)及式(II)中,R1表示C1-C8烷基,R2表示C2-C6伸烷基,X表示苯乙烯系重复单元,Y表示选自丙烯酸酯系重复单元及甲基丙烯酸酯系重复单元所组成组的至少一种单元,Z表示包含环氧基的乙烯系重复单元,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数,其中,该C1-C8烷基例如为甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、戊基、己基、庚基与辛基,该C2-C6伸烷基例如为乙撑、丙撑及丁撑。
[0046] 举例而言,该苯乙烯系重复单元可由选自下列所组成组的至少一种单体形成(但不限于):苯乙烯、α-甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、邻乙基苯乙烯、对乙基苯乙烯及对叔丁基苯乙烯;该丙烯酸酯系重复单元可由选自下列所组成组的至少一种单体形成(但不限于):丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸环十二烷酯、丙烯酸氯甲酯、丙烯酸2-氯甲酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸3-羟基丙酯、丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯、丙烯酸2,3,4,5-四羟基戊酯;该甲基丙烯酸酯系重复单元可由选自下列所组成组的至少一种单体形成(但不限于):甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸环十二烷酯、甲基丙烯酸氯甲酯、甲基丙烯酸2-氯甲酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸3-羟基丙酯、甲基丙烯酸2,3,4,5,6-五羟基己酯、甲基丙烯酸2,
3,4,5-四羟基戊酯;以及该包含环氧基的乙烯系重复单元可由选自下列所组成组的至少一种单体形成(但不限于):丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、乙基丙烯酸环氧丙酯及衣康酸环氧丙酯。
[0047] 本发明的制造延伸薄膜的一实施例中,使用具有式(III)表示的结构的嵌段共聚物做例示说明:
[0048] 式(III)
[0049] 式中,n表示10至30的整数,m表示10至100的整数,以及p表示10至100的整数。
[0050] 本发明利用在聚乳酸中添加嵌段共聚物并经由延伸加工程序,以提升该聚乳酸的耐热性、透光性与机械性质,且所制得的聚乳酸延伸薄膜具有高耐热性与高透光性,可作为取代传统一次性包装材料的应用,例如应用于耐热性封装材料或抛弃收缩膜材料。
[0051] 以下通过特定的具体实施例进一步说明本发明的特点与功效,但非用于限制本发明的范畴。
[0052] 实施例
[0053] 制备例1合成式(III)所示的嵌段共聚物
[0054] 首先,在反应器中加入1000毫升纯化过的甲苯,开始搅拌并将400克纯化后的苯乙烯经由注射器加到反应器内,将温度增高到40℃,接着加入110毫升的正丁基锂/正己烷引发剂溶液,此时活性反应混合物为鲜红色,在40℃下反应2小时后,接着加入20毫升的环硫乙烷,此时活性反应混合物转变为淡黄色,接着在40℃反应2小时后,注入10重量%的盐酸水溶液以终止反应,此为嵌段共聚物的第一嵌段部分,所得的产物为末端带有巯基的聚苯乙烯,Mn=2,900g/mol,Mw=3,100g/mol,PDI=1.08(GPC)。
[0055] 接着,经由文献(Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,42,4976,2004.)所述聚合方法,取上述嵌段共聚物的第一嵌段部分产物,分别于第一阶段聚合加入640克的甲基丙烯酸甲酯单体反应,第二阶段聚合加入600克的甲基丙烯酸环氧丙酯反应,得到如本发明式(III)所示结构的嵌段共聚物产物,Mn=23,100,Mw=45,840,PDI=1.92。该嵌段共聚物产物通过1HNMR分析(如图1所示)可知,聚苯乙烯(n=
27)/甲基丙烯酸甲酯(m=72.6)/甲基丙烯酸环氧丙酯(p=64)嵌段共聚物的莫耳比为
1∶2.69∶2.37,环氧当量为301g/mol。
[0056] 制备例2制造延伸薄膜
[0057] 于干燥后的聚乳酸(Nature works4032D)树脂粒内,添加1重量%的制备例1合成的嵌段共聚物,均匀混合后,经由挤出机(型号:coperion ZSK26,Coperion Werner&Pfleiderer,Germany)熔融混炼挤出成厚度为1mm透明均匀的聚乳酸薄板。该挤出机的操作条件设定为:螺杆转速:500rpm,操作温度:170至210℃。
[0058] 接着,将该聚乳酸薄板利用延伸机(Bruckner KARO IV)作不同的加热延伸程序,以制备不同加热延伸程序的延伸薄膜。可在加热延伸温度为70℃进行单轴逐步延伸与双轴同步延伸,延伸速率为100%/sec,延伸倍率分为100%、200%与300%。下文中,将经以单轴逐步延伸所制得的延伸薄膜分别以(3×1)、(3×2)与(3×3)表示,即先单轴延伸300%(MD方向),
[0059] 接着再单轴延伸100%、200%与300%(TD)方向;将经以双轴同步延伸所制得的延伸薄膜则分别以(2×2)与(3×3)表示双轴同步延伸200%与300%。
[0060] 比较例1
[0061] 除了比较例1的聚乳酸薄板未添加本发明的嵌段共聚物外,进行如制备例2的相同程序。
[0062] 下文中,将比较例1的未添加嵌段共聚物的聚乳酸薄板定义为PLA(4032D Mw=52,000g/mol),添加1重量%的嵌段共聚物的本发明的聚乳酸薄板定义为PLA-CE(Mn=
23,100g/mole,Mw=45,840,PDI=1.92)。
[0063] 测试例1测试延伸薄膜的机械性质
[0064] 将制得的薄膜分别利用拉力测试机(Tensile)与动态机械分析仪(DMA)分析其机械性质。拉力测试机(Tensile)的操作条件为室温下,拉伸速率为500mm/min。动态机械分析仪(DMA)的操作条件为应变控制模式(controlstrain mode)(0.1%),固定频率1HZ,升温速率3℃/min,由0℃至140℃。图2与图3分别显示利用单轴逐步延伸及双轴同步延伸所制得的PLA延伸薄膜及PLA-CE延伸薄膜,其拉力测试应力(stress)和应变(strain)曲线图。
[0065] 下表1整理在不同延伸倍率下,经由单轴逐步延伸与双轴同步延伸制得的延伸薄膜所量测的机械性质。
[0066] 表1
[0067]
[0068]
[0069] a.动态机械分析仪(DMA)量测结果
[0070] b.拉力测试机(Tensile)量测结果
[0071] 由表1测试结果可知,相较于未添加嵌段共聚物的PLA薄板,本发
[0072] 明的PLA-CE薄板,在经以单轴逐步延伸或双轴同步延伸的延伸程序后,[0073] 其储存模数、玻璃转化温度(Tg)、屈服强度、断裂强度及延伸速率皆明显[0074] 改善。
[0075] 测试例2
[0076] 将制得的延伸薄膜分别利用微分扫描热分析仪(DSC)分析其结晶度与[0077] 热性质,以及利用雾度计分析其全光线透过率(TT),测试结果整于下表2。
[0078] 表2
[0079]
[0080]
[0081] 由表2结果可知,相较于未添加嵌段共聚物所制得的PLA薄膜,本
[0082] 发明的PLA-CE薄膜的结晶度(熔融温度)、热性(结晶度)均较佳。至于全光[0083] 线透过率(TT)部分,本发明的PLA-CE薄膜的全光线透过率皆大于90%,[0084] 具有高透光的性质。
[0085] 此外,利用单轴逐步延伸程序,在延伸速度100%/sec下经不同延伸[0086] 倍率(3×1、3×2及3×3)制得的PLA延伸薄膜及PLA-CE延伸薄膜在不同温[0087] 度下的等温结晶条件下的DSC升温曲线显示于图4;以及利用双轴同步延[0088] 伸程序,在延伸速度100%/sec下经不同延伸倍率(3×2及3×3)制得的PLA[0089] 延伸薄膜及PLA-CE延伸薄膜在不同温度下的等温结晶条件下的DSC升[0090] 温曲线显示于图5。由图4发现,当延伸倍率较低(3×1)时,冷结晶的波峰[0091] 面积较小,这是因为薄膜若以单一方向进行延伸,在固定的空间中,分子[0092] 链段受到挤压会形成一个有序的排列;相反的,当延伸倍率较高(3×3)时,[0093] 冷结晶的波峰面积较大,表示分子在延伸过程中可能有缓慢松弛的行为,[0094] 如此亦会导致成品延伸薄膜的机械强度相对较低。
[0095] 以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行[0096] 了进一步详细说明,应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,[0097] 并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、[0098] 等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。