[发明专利]用于制备生物可降解塑料的新型生物可降解聚合物组合物以及所述组合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备生物可降解塑料产品的新型生物可降解加 成聚合物组合物以及所述组合物的制备方法。具体而言，本发明涉及一 种新型生物可降解的加成聚合物组合物，其用于制备生物可降解的母炼 胶组合物，该生物可降解的母炼胶组合物转而用于制备生物可降解的聚 合物型材(profile)，该生物可降解的聚合物型材用于制造生物可降解的 产品，例如购物袋、垃圾袋、一次性医疗用品、包装膜和热成型塑料制 品。

背景技术

生物可降解的聚合物解决了自七十年代起关于塑料品的废物管理问 题。当将生物可降解的聚合物掩埋入泥土中时，其经历生物降解而不留 下聚合物或其它有毒残余物。聚合物的生物降解或矿化在微生物同化作 用后通过二氧化碳的释放进行测定。

术语“生物可降解的”在早期被宽松地使用。起初制定的用于测定 生物降解的标准实际上仅是基于拉伸强度的损失、变色和碎裂的物理降 解。许多产品基于这些过时的标准声称其具有生物可降解性，这些过时 的标准相对于例如ISO 14855和ASTM D 5338尚未宣布废除。一些材料 随着时间推移仅仅分解或碎裂成小片，这些材料被声称是“生物可降解 的”，尽管从严格意义上来讲，它们实际上并不是生物可降解的。“生 物可降解的”聚合物能在掩埋后在给定时间内彻底矿化，与可降解聚合 物不同，除完全不存在有害或有毒残余物外，其不留下一点聚合物。

在过去的许多年中，生物可降解的聚合物/塑料领域有许多专利。然 而由于生物可降解与可降解之间的差别，还没有一件专利在整个塑料市 场中有成功应用的产品。现有技术主要存在以下四项缺陷中的一项或多 项：1)制品缺乏足够的强度；2)制品储存期很短；3)制品太贵；和/ 或4)加工成有用制品很难且很昂贵。最常见的缺点是价格，因为由这种 生物可降解的聚合物制造的有些产品是市场上不能生物降解的聚合物产 品价格的5-20倍。这些产品的另一个缺点在于它们是光降解的，因此影 响产品的拉伸强度。

淀粉基聚合物和其它产品在掩埋后仅分解成肉眼看不见的微小颗 粒，产生可能具有毒性的生物质。并且它们不耐用且本性易碎，必须经 过加工来获得原料塑料的特性。淀粉基产品的另一个缺点是它们在一般 的储存条件下通过吸潮会丧失强度，使塑料不耐用。

已经进行了许多尝试，使用聚合物制造环境可降解的制品。然而由 于成本昂贵、难于加工、且在最终使用中缺乏足够的储存期，在商业上 的成功应用很有限。许多具有优越降解性能的组合物只具有有限的加工 性能。相反，对于更易加工的组合物，其生物降解性能却降低。

为了生产环境可降解的聚合物，已经尝试使用塑料工业中已知的标 准设备和已有技术，对由天然淀粉制备的脂肪族聚合物进行加工。由于 天然淀粉一般具有粒状结构，在其能被熔融加工成细丝前需要进行“解 体”。已发现修饰的淀粉(单独或作为混合物的主要成份)具有很差的 熔融延展性，使得很难成功地进行纤维、膜、泡沫等的生产。

生物降解可通过各种标准进行测定以测试可堆肥能力来为用户提供 指导。由标准化测试步骤或测试规范获得的认证确立了声称的关于产品 生物可降解性的可信度，并且该认证对于承认聚合物具有生物可降解性 是必需的。负责确立生物降解主张合法性的国际组织制定了国际间可接 受的标准和测试步骤。

为塑料产品固有的生物可降解性颁发认证书的国际机构如下：

1)美国材料测试协会(ASTM)；

2)日本GREENPLA纲要；

3)欧洲DIN认证机构；以及

4)欧洲标准化委员会(CEN)。

上述组织/检验机构在确立本发明的性质相对于国际承认的背景方 面是相关的，因为对该产品进行需氧降解的ASTM测试步骤(ASTM D 5338和ASTM 5209)(美国材料测试协会)，这两个测试均用来确立被测 生物可降解聚合物固有的生物可降解性。

在大多数现有技术中，淀粉用作填充物/粘合剂，当暴露于水、阳光、 热和土壤时可以降解。由于淀粉的生物可降解性质，已进行了许多尝试 将其混入各类聚合物。已以各种形式包括作为填充物和粘合剂将淀粉混 入多组分聚合物。