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    本發明係有關一種可形成薄膜和纖維之水分散性、生物可分解組成物。本發明亦有關包含聚乳酸及水溶性聚合物之聚合物摻合物。更具體而言，本發明係有關用於使聚乳酸(PLA)與水溶性聚合物相容之接枝共聚物(聚乳酸接枝水溶性聚合物)的用途。這類不互溶聚合物摻合物的反應性相容化作用係利用使主要摻合成分共價鍵結的方法來達到。此外，這類反應性相容化作用可藉由反應性擠壓來進行。
    公开号:TW201307461A
    申请号:TW101111243
    申请日:2012-03-30
    公开日:2013-02-16
    发明作者:Yahia Lemmouchi；Robert Quintana；Olivier Persenaire；Leila Bonnaud；Philippe Dubois
    申请人:British American Tobacco Co；
    IPC主号:C08G63-00
    专利说明:
    聚乳酸及水溶性聚合物之摻合物
    本發明係有關一種可形成薄膜和纖維之水分散性、生物可分解組成物。本發明亦有關包含聚乳酸及水溶性聚合物之聚合物摻合物。
    更具體而言，本發明係有關用於使聚乳酸(PLA)與水溶性聚合物相容之接枝共聚物(聚乳酸接枝水溶性聚合物)的用途。這類不互溶聚合物摻合物的反應性相容化作用係利用使主要摻合成分共價鍵結的方法來達到。此外，這類反應性相容化作用可藉由反應性擠壓來進行。
    對於拋棄式產品而言，希望使用的材料是生物可分解及水分散性的。
    棄置在生物活性環境中的生物可分解聚合物係藉由如細菌、真菌和藻類等微生物的酵素作用進行分解。其聚合物鏈也可藉由非酵素催化過程，如化學水解來進行切斷。本文中所使用之用語"生物可分解"係表示使用標準試驗法測定塑膠材料在受控堆肥條件下的好氧生物分解，其組成物於一年內分解者。
    本文中所使用之用語"水分散性"係表示室溫下浸在水中約24小時後，組成物溶解或分解成小於0.841毫米(20網目)的碎片。
    聚(乳酸)或聚乳酸(PLA)是一種具有吸引力的生物可分解與生物相容性聚合物。其係衍生自可再生資源(如玉米、小麥或稻米)，而且是生物可分解、可回收以及可堆肥者。此外，聚乳酸亦展現出優異的可加工性。與例如聚(羥基烷酸酯)(PHAs)、聚(ε-己內酯)(PCL)等其他生物可分解者相比，聚乳酸確實有更好的熱加工性。可藉由射出成型、薄膜擠壓、吹塑、熱成型、紡絲和成膜來進行加工。然而，聚乳酸的用途可能因為它是一種疏水性聚合物，無法溶解或分散在水中的事實而受到限制。
    水溶性生物可分解聚合物可藉由使澱粉和纖維素改質來合成。舉例而言，具有不同羧甲基取代度的羧甲基纖維素(CMC)是市售水溶性聚合物的一員。羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)和乙基纖維素(EC)係用來作為黏合劑、保水助劑、增稠劑，成膜劑、潤滑劑，或流變改質劑。水溶性多醣也是由微生物發酵來製造。黃原膠是最廣泛使用的微生物多醣。黃原膠的工業用途包括油回收(黏度控制)、造紙、農業(刺激植物生長)及化妝品。聚三葡萄糖(pullulan)亦顯示出各種可能的應用。例如其良好的保濕性和低透氧性使其可用來作為食品包裝的食用膜。
    迄今，聚(乙烯醇)(PVOH)是主鏈中僅有碳原子的聚合物中唯一被認為是生物可分解的。其目前係用於紡織品、紙業和包裝工業，例如紙張塗料、黏著劑和薄膜。重要的是，聚乙烯醇是水溶性的。
    與水溶性生物可分解聚合物有關的一項缺點是它們對水過於敏感，這一點限制了它們在大多數習知聚合物上的應用。因此，希望提供一種可用於製造拋棄式物品而且是水反應性的材料。較佳而言，這類材料應該具有多種用途而且可以廉價地製造。同時也希望該材料在限定的應用上具有足夠的穩定性，但是在預定的條件下會進行分解。
    用於製造水分散性製品之聚合物的用途為此項技術中所已知者。主要記載的是包含多層聚合物薄膜的組成物。事實上，有許多多層薄膜用於拋棄式物品的實例。這些實例大部分係由包含環境可分解聚合物之外層及水反應性聚合物之內層的薄膜或纖維所構成。這類結構的效用在於調整物理性質，以提高這類結構的穩定性或壽命。例如，美國專利第4,826,493號係描述羥基丁酸酯聚合物薄層作為阻隔膜之多層結構之其中一個組分的用途。
    多層薄膜之用途的另一個實例為美國專利第4,620,999號，其描述被覆水不溶性薄膜或層合至水不溶性薄膜之水溶性薄膜作為拋棄式袋的用途。一種相似類型的袋係揭示於日本專利第61-42127號。其係由防水的水分散性樹脂(如聚乳酸)之內層及聚乙烯醇之外層所構成。然而，這些實例均受限於由不同聚合物層所組成的組成物，實際上並不包含不同聚合物之摻合物。
    其他水反應性製品係揭示於美國專利第5,508,101號、第5,567,510號及第5,472,518號。這些專利係揭示一系列包含可經由水解分解之聚合物及水溶性聚合物的水反應性組成物。然而，其製品是由先形成纖維或薄膜，然後進行結合的聚合物所構成。因此，雖然這類組成物之聚合物的纖維和薄膜非常緊密相鄰，但卻不是真正的摻合物。
    聚合物摻合對於依照目的調適聚合材料性質而言是一種具有吸引力的方法，因為不需要投注在新的化學性質上。在不同的摻合物形態中，共連續式聚合物摻合物會表現出最佳的性能改善，因為兩種組分可以充分地賦予摻合物性質。然而，摻合物之不同聚合相之間的不良界面通常會導致性質的重大損失，更具體而言，會觀察到機械性能的劣化。為了克服這個問題，係使用習知的相容劑來強化界面。在這方面，反應性相容化技術對於達成穩定的多相聚合物摻合物而言是一個非常具有吸引力和經濟的路徑。
    對於大多數二元聚合物摻合物而言，適當的反應基並不存在，因此需要使摻合組分官能化。然而，對於部分二元聚合物摻合物而言，可添加能與其中一種摻合組分互溶而與另一種成分反應的反應性聚合物作為相容劑前驅物。反應性擠壓可有利於達成這類型的摻合物相容化作用。
    反應性擠壓(REX)為一種聚合物加工技術，主要涉及使用擠壓機作為化學反應器。即使加工正在進行中，聚合反應及其他例如反應性相容化作用等化學反應仍可在原處進行。因此，反應性擠壓與習知的聚合物製造方法不同，在習知的聚合物製造方法中，合成是一個單獨的操作，而擠壓機只是作為加工的輔助工具。
    美國專利第5,945,480號係揭示使用以聚乙烯醇和聚乳酸為基質之摻合物的纖維所製造之可沖洗性個人護理產品的組分。利用以甲基丙烯酸-2-羥基乙酯(HEMA)改質的聚乳酸使摻合組分進行相容化。雖然所揭示之發明的目的在於提高摻合聚合物的相容性，但卻沒有反應性相容化作用的參考資料。其實，可預料甲基丙烯酸-2-羥基乙酯的羥基和聚乙烯醇的羥基之間只會產生氫鍵。這些實例並沒有說明會形成能促進摻合物相容性的任何化學共價鍵，所以不對應至真正的反應性相容化方法。
    由於用以製造最佳化結合之纖維和薄膜的聚合物摻合物組成物具有高度穩定性，因此是令人期待的。聚合物的最佳化結合係表示利用聚合物摻合物會展現出共連續形態的方法來改善聚合物的界面。此最佳化結合可藉由反應性擠壓來達到。可適當地選擇反應性相容劑來得到依照目的調適的摻合物性質。雖然摻合聚合物組成物係為已知，但由於所得到的組成物更穩定而且具有更多用途，因此經反應性相容化之共連續式聚合物摻合物是令人期待的。
    鑑於上述原因，希望能製造出生物可分解及水分散性聚合物摻合物，其較佳為可輕易地加工製成薄膜和纖維者。再者也希望提供具有良好機械和物理性質之可熱加工的聚合物摻合物。
    本發明之第一態樣係提供水分散性及生物可分解組成物，其包含聚乳酸及水溶性聚合物之摻合物，其中該摻合物進一步包含其含量足以使該摻合物相容的反應性相容劑。
    在本發明之第二及第三態樣中，係分別提供由第一態樣之水分散性及生物可分解組成物所形成之薄膜和纖維。
    於另一態樣中，係提供製備第一態樣之組成物的方法，該方法包括：使聚乳酸及順丁烯二酸酐進行反應性擠壓製備反應性相容劑，使該反應性相容劑與聚乳酸及水溶性聚合物進行熔融摻合。
    在本發明之另一態樣中，係提供包含本發明之第三態樣之纖維的過濾材料及過濾元件。同時亦提供包含這類過濾材料或這類過濾元件的吸煙物品。
    在本發明之又一態樣中，係提供反應性相容劑用於使聚乳酸與水溶性聚合物進行反應性相容化作用之用途，藉以使聚乳酸與水溶性聚合物形成共價鍵結
    本發明係提供具有良好的機械性質(如強度)及良好的加工性，同時也具有水分散性及生物可分解性的聚合性組成物。這表示該等組成物可用來製造如薄膜和纖維等材料，這些薄膜和纖維適合用於在相對較短時間內使用，然後丟棄的拋棄式產品。
    薄膜和纖維可用來作為例如包裝膜、不織布紙巾等拋棄式產品的組分，根據本發明之水分散性薄膜和纖維具有生物可分解的獨特優點，因此該等薄膜或纖維及該等薄膜或纖維之製品可以輕易地分解。
    這類材料的一項特殊應用是用於儲存在相對穩定的條件下，然後迅速使用和丟棄的吸煙物品上。希望應用在經使用之吸煙物品的殘餘元件，特別是過濾元件上，以便在正常環境條件下能快速地分解和分散，且其組成部分能進行生物分解。
    包含聚乳酸及一或多種水溶性生物可分解聚合物之組成物可使用此項技術中已知的標準製程形成包括薄膜和纖維在內的各種產品。由於本發明之聚合物摻合物具有相容性並且具有優異的加工性，因此上述做法是可行的。
    相容化作用係指不互溶聚合物摻合物之界面性質的改質過程。相容化作用可用以製造具有改質界面及/或改質形態的不互溶聚合物摻合物，其中藉由相與相之間形成共價鍵或離子鍵，或藉由分子間互相吸引力(例如偶極-偶極作用力、離子-偶極作用力、電荷轉移力、氫鍵作用力或凡得瓦力等)而使兩個不互溶聚合物達到穩定。不互溶聚合物摻合物的反應性相容化作用是一種用來得到良好分散及穩定相形態的方法。此方法係以在熔融摻合過程中，於聚合物摻合物的相與相之間的界面上，在原處形成嵌段共聚物或接枝共聚物為基礎。在某些情況下，可使用與其中一種摻合組分互溶而能與另一種成分反應的第三種聚合物，於界面上形成相容共聚物。在本發明中，藉由使主要摻合組分共價鍵結來確保不互溶聚合物摻合物的反應性相容化作用。
    本發明所使用的聚乳酸(PLA)可藉由不同的合成法，例如由乳酸進行開環聚合或由乳酸進行直接縮合聚合來製造。可用於本發明的一種市售聚(乳酸)(PLA,4032D)是由(美國)NatureWorks LLC公司所提供之數量平均分子量(Mn(PLA))為58,000克/莫耳、右旋異構物含量約1.5%及聚合度分佈性指數為2.1的商品級產品。可選擇任何等級的聚乳酸供本發明使用，聚乳酸的分子量可視其期望性質及用途而異。其中以聚(左旋乳酸)(PLLA)為較佳，因為其結晶性有利於纖維的製造。
    本發明中所使用的水溶性聚合物較佳為生物可分解者。含有如羥基官能基或胺基官能基等反應基的生物可分解水溶性聚合物為適合本發明者。較佳的生物可分解水溶性聚合物包括聚乙烯醇(PVOH)、羧甲基纖維素(CMC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)和乙基纖維素(EC)、甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)、黃原膠和聚三葡萄糖或其摻合物。生物可分解水溶性聚合物更佳為聚乙烯醇或羥乙基纖維素。預期有各式各樣的生物可分解水溶性聚合物能像聚乙烯醇和羥乙基纖維素一樣，賦予聚乳酸相同的效果，而且能在本發明中產生作用。
    本發明之聚合物摻合物較佳為含有30至70重量%的生物可分解水溶性聚合物。聚合物摻合物更佳為含有40至60重量%，最佳為45至55重量%的生物可分解水溶性聚合物。
    使用使聚乳酸與水溶性聚合物相容之接枝共聚物(聚乳酸接枝水溶性聚合物)來確保相容化作用。其實較佳的反應性相容劑，亦即順丁烯二酸酐接枝聚乳酸(MA-g-PLA)是能和所選擇之水溶性聚合物(例如羥乙基纖維素或聚乙烯醇)的羥基進行反應者，以形成能提高聚乳酸與所選擇之水溶性聚合物之間的界面品質之聚乳酸接枝水溶性聚合物。因此，這類不互溶聚合物摻合物的反應性相容化作用係利用使主要摻合組分共價鍵結的方法來達到。
    大部分的生物可分解水溶性聚合物都具有羥基。因此，所選擇的反應基必須能輕易地接枝至聚乳酸而且必須是能與羥基官能基進行反應者。
    用以製造較佳的反應性相容劑，亦即順丁烯二酸酐接枝聚乳酸(MA-g-PLA)的方法係藉由反應性擠壓法來加以例示。接枝反應也可以在其他反應裝置中進行，只要能達到聚乳酸及順丁烯二酸酐(MA)與任何其他反應性成分所需要的混合，並提供足夠的能量來進行接枝反應即可。接枝聚乳酸可含有0.1至5莫耳%之接枝的順丁烯二酸酐。接枝聚乳酸較佳為含有0.2至1莫耳%之接枝的順丁烯二酸酐，更佳為0.3至0.6莫耳%之接枝的順丁烯二酸酐。
    可添加至本發明之組成物的其他反應性成分包括引發劑，例如Lupersol®101，一種可購自美國費城Elf Atochem North America,Inc.之液態有機過氧化物。可用來實施本發明的自由基引發劑包括醯基過氧化物，如過氧化苯甲醯；二烷基過氧化物；二芳基過氧化物；或芳烷基過氧化物，如二-三級丁基過氧化物；二異丙苯基過氧化物；異丙苯基丁基過氧化物；1,1-二-三級丁基過氧基-3,5,5-三甲基環己烷；2,5-二甲基-2,5-二(三級丁基過氧基)己烷；2,5-二甲基-2,5-雙(三級丁基過氧基)-3-己炔及雙(a-三級丁基過氧基異丙苯)；過氧酯，如過氧異丁酸三級丁酯；過氧辛酸三級丁酯；過氧苯甲酸三級丁酯；2,5-二(過氧苯甲酸)-2,5-二甲基己酯；二(過氧鄰苯二甲酸)三級丁酯；過氧碳酸二烷酯和過氧二碳酸二烷酯；氫過氧化物，如氫過氧化三級丁基、氫過氧化對甲烷、氫過氧化蒎烷和氫過氧化異丙苯以及酮過氧化物，如過氧化環己酮和過氧化甲基乙基酮。也可使用偶氮化合物，如偶氮雙異丁腈。
    再者，還可將此項技術中已知的其他成分添加至本發明的接枝聚合物，以進一步提升最終材料的性質。舉例而言，可進一步添加聚乙二醇以改善熔體黏度。依需要也可摻入其他添加劑以提供特殊性質。例如可將抗靜電劑、有機改質黏土、顏料、著色劑及其類似者摻入聚合物組成物中。此外，還可將潤滑劑或助滑劑摻入本發明之聚合物摻合物，以改善加工特性。這些添加劑一般而言都以相當少的量，通常少於最終組成物之3重量%的量來使用。
    熔融摻合為用來使根據本發明之聚乳酸及水溶性聚合物結合的較佳方法。更具體而言，藉由反應性擠壓來進行反應性熔融加工為較佳。
    在適合的揑揉機，例如Bradender®型密閉混合機、輥軋機、單螺桿或多螺桿擠壓機，或任何其他可用來混合、複合、加工或製造聚合物的機械混合裝置中，使聚乳酸及生物可分解聚合物的熔融摻合進行熱機械變形。特別適合的反應裝置為具有一或多個端口的擠壓機。於一較佳具體實例中，反應裝置為同向旋轉的雙螺桿擠壓機，例如(德國)紐倫堡Leitritz公司所製造的ZSE 18 HP雙螺桿擠壓機。該擠壓機係提供多個進料口和排氣口。
    使用含有聚乳酸或改質聚乳酸(其為利用如三乙酸甘油酯、三丙酸甘油酯、檸檬酸三乙酯等常用的塑化劑進行塑化的聚乳酸)之摻合物來製造薄膜和纖維會降低純生物可分解水溶性聚合物的水敏感性。順丁烯二酸酐接枝聚乳酸接枝物為藉由反應性擠壓進行反應性相容法來提高聚乳酸與生物可分解水溶性聚合物之間相容性的較佳者。這類相容化作用的目的在於改善最終材料的加工性和熱機械性質。可使用該摻合物來製成薄膜或纖維以外的其他形狀以及將該摻合物熱成形成複雜的形狀。 實施例
    藉由下列特定實施例更詳細地說明本發明。應瞭解這些實施例為作為說明之用的具體實例，本發明並不限於這些實施例之任一者。 實施例1
    使用Leistritz公司的ZSE 18 HP來製造順丁烯二酸酐接枝聚乳酸。在導入擠壓機之前，使乾燥聚左旋乳酸顆粒與3重量%的順丁烯二酸酐和0.5重量%的Lupersol® 101進行預混。接著使用較低的螺桿轉速(每分鐘50轉)，在190℃下進行順丁烯二酸酐化，以增加滯留時間。
    將這種方式所得到的順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸進行純化並藉由滴定法評估順丁烯二酸酐的量。估算出順丁烯二酸酐的含量為0.45重量%。 實施例2
    使用備有凸輪葉片的Brabender實驗室規模揑揉機(型號為50 EHT，80立方公分的自由容積)，在190℃下，以每分鐘30轉使聚合物顆粒與添加劑(塑化劑、相容劑)熔融複合3分鐘，接著再以每分鐘60轉進行6分鐘，得到各種重量比(w/w)為50/50的聚左旋乳酸/羥乙基纖維素組成物。羥乙基纖維素係購自默克(Merck)公司。Glyplast®係購自西班牙Condensa Quimica公司。聚乙烯(Mw=200)係購自Fluka公司。在加工之前，使聚合物和添加劑在80℃的通風式烘箱內乾燥一夜。
    然後使用Agila PE20液壓機在190℃下進行加壓成型(在沒有脫氣循環的情況下，以低壓進行120秒，接著進行150巴的高壓循環180秒，以50巴的自來水進行180秒的冷卻)，製備厚度為500微米的薄膜。藉由拉伸試驗來評估重量比(w/w)為50/50之聚左旋乳酸/羥乙基纖維素摻合物(利用20重量%之Glyplast®進行塑化)的機械性質。使用順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸作為相容劑。其結果記錄於下表1中。
    可觀察到在沒有相容劑的情況下，摻合物很脆。添加順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸會提高極限伸度，但不會改善抗拉強度。使用4重量%的順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸可得到最佳的結果。 實施例3
    考慮對羥乙基纖維素(HEC)進行塑化。成功地採用澱粉塑化常用的製備方法以達到此目的。
    在室溫下製備羥乙基纖維素與塑化劑的混合物並且添加水以得到部分組成物。使這些預混物膨脹一夜。接著，藉由Brabender在110℃下使組成物進行熔融加工6分鐘。製備成各種組成物，以研究水和塑化劑含量的影響。所製備的樣品列舉如下：
    - 重量比為60/40之羥乙基纖維素/甘油
    - 重量比為70/30之羥乙基纖維素/甘油
    - 重量比為60/30/10之羥乙基纖維素/甘油/水
    - 重量比為60/25/15之羥乙基纖維素/甘油/水
    - 重量比為60/30/10之羥乙基纖維素/聚乙二醇PEG 200/水
    - 重量比為60/30/10之羥乙基纖維素/聚乙二醇PEG 400/水
    - 重量比為60/30/10之羥乙基纖維素/甘油/水
    得到每個組成物的凝膠狀結構，似乎顯示出有效的羥乙基纖維素塑化。 實施例4
    使用塑化羥乙基纖維素來製備聚左旋乳酸/羥乙基纖維素摻合物。在Brabender中，於190℃下進行熔融摻合來製備重量比為40/60之塑化聚左旋乳酸/羥乙基纖維素組成物。製備未經相容化之摻合物及以順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸為基質的組成物並藉由加壓成型得到厚度為500微米的薄膜。
    圖2係表示以這種方式所製備的薄膜以及順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸對於薄膜形態影響的證據。可觀察到在沒有相容劑的情況下，會得到不均勻的表面。
    利用拉伸試驗來研究這些薄膜的機械性質，並描繪出未經相容化之摻合物及以順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸為基質之摻合物的極限性質。結果顯示添加順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸會使摻合物的抗拉強度提高約30%並且使斷裂應變變成兩倍。這些結果顯示出相容劑對於聚左旋乳酸/羥乙基纖維素摻合物之機械性質的影響。與未經相容化之摻合物相比，以順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸進行相容化作用確實會提高楊氏模數及抗拉強度。 實施例5
    使用備有凸輪葉片的Brabender實驗室規模揑揉機(型號為50 EHT，80立方公分的自由容積)，在190℃下，以每分鐘30轉使聚合物顆粒與添加劑(塑化劑、相容劑)熔融複合3分鐘，接著再以每分鐘60轉進行6分鐘，得到各種重量比(w/w)為50/50的聚左旋乳酸/聚乙烯醇組成物。聚乙烯醇(等級為Mowiol® 23-88)係由德國Kuraray公司所提供。Glyplast®係購自西班牙Condensa Quimica公司。聚乙烯(Mw=200)係購自Fluka公司。在加工之前，使聚合物和添加劑在80℃的通風式烘箱內乾燥一夜。
    然後使用Agila PE20液壓機在190℃下進行加壓成型(在沒有脫氣循環的情況下，以低壓進行120秒，接著進行150巴的高壓循環180秒，以50巴的自來水進行180秒的冷卻)，製備厚度為500微米的薄膜。
    藉由拉伸試驗來評估重量比(w/w)為50/50之聚左旋乳酸/聚乙烯醇摻合物的機械性質。使用順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸作為相容劑。其結果記錄於下表2中。
    因此，添加順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸會提高摻合物的拉伸強度，而極限伸度並沒有受到影響。添加Glyplast®會提高伸度，然而聚乙二醇是沒有作用的。 實施例6
    使用順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸作為聚左旋乳酸/聚乙烯醇摻合物之相容劑。這種相容性的增進是因為在聚乙烯醇與聚乳酸之間形成共價鍵，而生成能改善界面品質的接枝共聚物。
    藉由溶解試驗已證實在熔融加工摻合物的過程中，可以有效地製造這些共聚物。研究未經相容化之摻合物及以順丁烯二酸酐接枝聚乳酸為基質之重量比為60/40的聚左旋乳酸/聚乙烯醇摻合物以達到此目的。將兩者浸在水中，經過濾和乾燥後，回收其水溶性部分。接著，將這些部分浸在氯仿中，只研究可溶部分的核磁共振特徵。此方法可分離出可能形成的共聚物(因為這些共聚物是唯一可溶於水和氯仿的成分)。
    1H核磁共振光譜係示於圖3。從圖3所示之光譜“b”可觀察到聚乳酸訊號的存在(主要在大約5.3 ppm處)，證明接枝共聚物的形成。 實施例7
    使用Leitritz公司的ZSE 18 HP雙螺桿擠壓機來進行聚乙烯醇之塑化。使用甘油作為塑化劑。甘油係購自Sigma-Aldrich公司。使用每分鐘30轉的螺桿轉速，在210℃下加工聚乙烯醇。經由第二機筒區導入甘油並且由液體進料器控制進料。以這種方式可製備出經過33.3重量%之甘油塑化的聚乙烯醇組成物。
    將這種方式所得到的塑化聚乙烯醇用於製備重量比(w/w)為50/50之聚左旋乳酸/聚乙烯醇摻合物。在沒有相容劑，以及含有8重量%之順丁烯二酸酐接枝聚乳酸作為相容劑的情況下製備這些組成物。使用每分鐘50轉的螺桿轉速，在190℃下加工聚合物摻合物。接著，使用備有紡絲裝置的DSM迷你擠壓機來得到聚合物摻合物纖維。只有含順丁烯二酸酐接枝聚乳酸的組成物才能進行纖維加工，證明順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸具有改善聚合物摻合物加工性的能力。 實施例8
    製造以聚左旋乳酸和聚乙烯醇為基質的單絲。使用備有專屬單絲模頭的DSM立式迷你擠壓機以達到此目的。使用每分鐘120轉的螺桿轉速和4分鐘的混合時間，在190℃下製備組成物。所製備的樣品為：
    - 聚左旋乳酸(純聚合物)
    - 重量比(w/w)為50/50之聚左旋乳酸/聚乙烯醇+10重量%之順丁烯二酸酐接枝聚乳酸
    - 重量比(w/w)為40/60之聚左旋乳酸/聚乙烯醇+10重量%之順丁烯二酸酐接枝聚乳酸
    使用圓模(直徑0.5毫米)和DSM紡絲單元可製備約0.4毫米直徑的單絲。
    表3記錄單絲的拉伸性質。值得注意的是，所使用的測試條件與薄膜測試的條件類似(十字頭速度：20毫米．分鐘-1，標距25.4毫米)。
    可觀察到以聚左旋乳酸為基質的單絲顯示出比以PBS為基質的樣品更高的勁度。在這兩種情況下，增加聚乙烯醇含量可提高抗拉強度和極限伸度。
    圖4為純聚乳酸單絲及重量比(w/w)為40/60之聚乳酸和聚乙烯醇摻合物單絲的系列照片，係圖示聚合物摻合物組成物在水中的斷裂及分散的情形。
    為了解決各項問題並推動此項技術之進步，本揭示內容之整體係藉由闡明所主張之發明中可實施並且能提供優異聚合物組成物的各個具體實例。本揭示內容的優點和特徵僅為具體實例之代表性例示，並非毫無遺漏及/或特有所指。提出這些具體實例僅用以協助理解及教示所主張之特徵。應瞭解本揭示內容之優點、具體實例、實施例、功能、特徵、結構，及/或其他態樣不應視為如申請專利範圍所界定或是和申請專利範圍等效的限制於本揭示內容的限制，可在不偏離本揭示內容之範疇及/或精神的情況下，採用其他具體實例及進行修改。各個具體實例可適當地包括所揭示的元素、成分、特徵、部件、步驟、手段等各種組合，由前述各種組合所組成，或實質上由前述各種組合所組成。此外，本案揭示內容包括目前尚未主張，但未來可能會主張的其他發明。
    第1圖為純聚乳酸薄膜及重量比(w/w)為50/50之聚乳酸和聚乙烯醇摻合物薄膜的系列照片，係圖示根據本發明之聚合物摻合物分散在水中的情形。
    第2圖係表示a)未經相容化；及b)以10重量%之順丁烯二酸酐接枝聚左旋乳酸進行相容化之重量比為40/60之經塑化聚左旋乳酸/羥乙基纖維素摻合物的500微米薄膜。
    第3圖係表示a)未經相容化；及b)以順丁烯二酸酐接枝聚乳酸進行相容化之重量比為60/40之聚左旋乳酸/聚乙烯醇摻合物的1H核磁共振光譜。
    第4圖為純聚乳酸單絲及重量比(w/w)為40/60之聚乳酸和聚乙烯醇摻合物單絲的系列照片，係圖示聚合物摻合物組成物在水中的斷裂及分散的情形。
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] 一種組成物，其中該摻合物進一步包含含量足以使該摻合物相容的反應性相容劑。
    [2] 如申請專利範圍第1項之組成物，其中該水溶性聚合物係選自由：聚乙烯醇(PVOH)、羧甲基纖維素(CMC)、羥乙基纖維素(HEC)、羥丙基纖維素(HPC)、甲基纖維素(MC)和乙基纖維素(EC)、黃原膠和聚三葡萄糖(pullulan)，或其摻合物所組成之群組。
    [3] 如申請專利範圍第2項之組成物，其中該水溶性聚合物為聚乙烯醇或羥乙基纖維素。
    [4] 如前述申請專利範圍中任一項之組成物，其中該水溶性聚合物的含量在聚乳酸及水溶性聚合物之摻合物的30至70重量%，較佳為40至60重量%，更佳為45至55重量%的範圍內。
    [5] 如前述申請專利範圍中任一項之組成物，其中該反應性相容劑為接枝共聚物。
    [6] 如申請專利範圍第5項之組成物，其中該接枝共聚物為聚乳酸及能與羥基反應之化合物的共聚物。
    [7] 如申請專利範圍第6項之組成物，其中該接枝共聚物為順丁烯二酸酐接枝聚乳酸(MA-g-PLA)。
    [8] 如前述申請專利範圍中任一項之組成物，其中該聚合物摻合物係藉由反應性相容化作用使其相容。
    [9] 如前述申請專利範圍中任一項之組成物，進一步包含其他反應性成分，包括例如Lupersol® 101、醯基過氧化物、芳烷基過氧化物、過氧酯、過氧碳酸二烷酯、過氧二碳酸酯、氫過氧化物、酮過氧化物等引發劑，及例如偶氮雙異丁腈等偶氮化合物。
    [10] 如前述申請專利範圍中任一項之組成物，進一步包含一或多種選自由：組成物之熔體黏度改良劑、抗靜電劑、有機改質黏土、顏料和著色劑、潤滑劑或助滑劑所組成群組之附加成分。
    [11] 如申請專利範圍第10項之組成物，其中該附加成分的含量低於最終組成物的3重量百分比。
    [12] 一種如前述申請專利範圍中任一項之組成物所形成之薄膜或纖維。
    [13] 一種用於吸煙物品之過濾元件，其包含如申請專利範圍第12項之纖維或如申請專利範圍第1至11項中任一項之組成物所形成之纖維。
    [14] 一種製備包含聚乳酸及水溶性聚合物之摻合物之組成物的方法，該方法包括：使聚乳酸、水溶性聚合物及反應性相容劑之摻合物進行反應性擠壓。
    [15] 如申請專利範圍第14項之方法，其中使聚乳酸、水溶性聚合物及反應性相容劑進行熔融摻合。
    [16] 如申請專利範圍第14或15項之方法，其中該反應性相容劑為藉由使聚乳酸與順丁烯二酸酐進行反應性擠壓所製備的順丁烯二酸酐接枝聚乳酸。
    [17] 如申請專利範圍第16項之方法，其中該順丁烯二酸酐接枝聚乳酸包含0.1至5莫耳%之接枝的順丁烯二酸酐，較佳為0.2至1莫耳%及更佳為0.3至0.6莫耳%之接枝的順丁烯二酸酐。
    [18] 如申請專利範圍第14至17項中任一項之方法，其中相容化作用包括形成化學共價鍵。
    [19] 一種於聚乳酸與水溶性聚合物進行反應性相容化作用中之反應性相容劑之用途，藉此使聚乳酸與水溶性聚合物形成共價鍵結。
    [20] 如申請專利範圍第19項之用途，其中該相容劑為順丁烯二酸酐接枝聚乳酸。
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