[发明专利]聚乳酸产品及其应用

说明书

本发明涉及包含聚乳酸(PLA)的材料。

聚乳酸的结构式为-[-C(CH₃)-C(O)-O-]_n-。PLA的一个重要性能是 生物降解性，即，在酶的作用下经过一段时间的堆肥，其能够分解。生物降解 聚合物的发展对农业，特别对园艺业具有重要影响。对于由生物降解材料制备 的、例如用于绑系植物等的带(或线，丝等等)具有长期的需求。目前这些带 由非可降解塑料，例如聚烯烃制备。结果，在目前的园艺操作中，在将产生的 有机废物(例如叶子、茎或整棵植物)进行堆肥之前，必须将这些非可降解塑 料清理出来，以获得完全生物降解的肥料。清除工作通常手工完成，因此费钱 耗时。

因此，在农业，特别是园艺业中，需要这种用于上述目的的生物降解的带。 本发明的目的是提供用于上述目的的PLA材料，特别是用于园艺中绑系植物或 叶子。

过去曾尝试生产用于上述目的的PLA带。但是，这些尝试都未能生产出具 有适当性能的产品。结果证明，在生产用于上述目的的合适的带时，一个重要 的操作是纤维化步骤。纤维化步骤包括在带的长度方向施加一个或多个小切口。 通常，为此使用一个针辊(needle roller)或钉辊(pin roller)。通过这样做，带变得更 加柔韧，这对于获得能够有效地系为一个结的产品是至关重要的。使用现有技 术的PLA材料时，发现不能成功地实施纤维化步骤，因为这将导致带裂开或劈 开，产生不合格的产品。

EP1514902A描述了含有特定类型增塑剂的双轴拉伸PLA薄膜。 EP1514902A的薄膜拉伸至面积放大倍率为7倍或更大。该文献中没有公开或暗 示纵向拉伸倍率特别是在加工方向，拉伸比大于4。加入EP1514902A的组合物 的增塑剂增加了PLA基体的断裂韧度，并且因此减少了带的撕裂。但是，该方 案导致材料的弹性模量降低。因此，EP1514902A中描述的材料被公开为具有通 常小于1.5GPa的E-模量，这是相当低的。众所周知，一些增塑剂或者称为内部 润滑剂的加入，会导致蠕变速率的增加，这从对改性聚合物的Tg的影响能够显 而易见的观察到，正如Baiardo等人所描述(Journal of Applied Polymer Science，90 (2003)1731-1738)。在许多情况下，特别是在本发明预想的应用中，高蠕变速率 是不能接受的。而且，这些内部润滑剂有时析出或正好迁移至材料的表面，这 会导致塑料较脆、由于绳子或纱上滑的表面而不易打结，和/或与植物的不相容 的弊端。

JP-A-2004/115051公开了一种含有10-45wt％PLA和脂肪族—芳香族共聚 酯的共混物的包装带。该带至少在一面具有不规则表面。脂肪族-芳香族共聚酯 广泛应用于改进PLA的加工性能，并且赋予由其生产的带和纱以较高韧性。然 而，发现这类共聚物不具有足够的UV稳定性，需要UV稳定以在材料暴露于 日光下的场合使用。另一方面，发现PLA作为一种纯聚合物(即含有超过95wt％ 的PLA，优选超过97wt％，更为优选超过99wt％)能够提供非常好的UV稳定性， 反之，加入低至5wt％的JP-A-2004/115051中所描述的类型的共聚酯，已导致降 解加速，结果如下面材料对比例1中所示。

JP-A-2003/260733公开了一种含有PLA的双轴拉伸薄膜，其中的PLA基 于富含L-对映异构体的非外消旋乳酸。双轴拉伸在X/Y为0.9-2.0之间实施，其 中X是在加工方向的拉伸比，Y是在横向方向的拉伸比。该文献没有公开或暗 示在加工方向的总拉伸比大于4。横向方向上的撕裂强度很低，小于50mN，显 然是因为薄膜的切削性能是关键。

本发明的PLA产品具有带、薄膜或纱的形状或类似形状。通常，它们特征 为长度较厚度要长很多。通常，产品为具有长度是厚度超过100倍的线状物。 例如，典型的一个线轴包括大约5000m厚度为0.1mm或更小的带。带也可以被 拧起，这种情况下通常直径大约为2.5mm。其横截面可以为任何形状。通常是 圆形、正方形或矩形。该产品也可由多股丝组成。