[发明专利]聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含淀粉的聚合物材料、该聚合物材料的制备方法以及由这种材料制成的成型件、薄膜和/或纤维。

背景技术

通常已知基于淀粉的聚合物混合物，该聚合物混合物包括淀粉与一种或多种热塑性聚合物的结合，所述热塑性聚合物例如为聚酯。例如，文献EP0596437B1和EP0917540B1描述了无增塑剂、含淀粉的聚合物混合物的制备和特性。

通常，无增塑剂、含淀粉的聚合物混合物的淀粉含量相对于聚合物混合物的总成分最大为约33重量％。尽管将淀粉含量进一步提升在经济和生态上是值得期待的，但是这并不是很简单就能实现的，因为淀粉含量的提高通常伴随着聚合物机械特性的明显恶化。

一种基于淀粉的无增塑剂、热塑性的聚合物混合物，该聚合物混合物特别适用于完全生物可降解产品的吹膜挤出、平膜挤出和注塑，这种聚合物混合物可以根据由公司BiotecGmbH&Co.KG(Emmerich，德国)提供的商品名为“GF106/02”的商品而从商业中获得。

发明内容

因此，本发明的任务在于，将前面所述含淀粉材料以及由其制造出的产品(例如成型件、薄膜和/或纤维)的机械性能加以改进。本发明的任务特别在于，提供一种基于淀粉的、不含增塑剂的聚合物混合物，其在具有出色的机械性能的同时还尽可能地具有高的淀粉含量。

通过下面制备聚合物材料的方法解决了本发明的任务，其特征在于，

(a)制备混合物，该混合物包括至少：

-1至75重量％的淀粉和/或淀粉衍生物，

-10至85重量％的聚酯，和

-0.01至7重量％的含环氧基聚合物；

(b)在引入热能和/或机械能的条件下将所述混合物均质化；

(c)调整混合物的含水量，从而使最终产物的含水量相对于所述混合物的总成分占小于约12重量％。

从属权利要求描述了本发明有利的设计方案。

本发明的方法的主要特征是添加含环氧基聚合物。令人吃惊地确认了：在制备含淀粉的聚合物材料时，含环氧基聚合物作为添加物的存在导致了所述材料机械性能的明显改善，特别是在其抗拉强度、断裂延伸率和穿透强度方面。

根据本发明的方法制备的聚合物材料的特征在于出色的机械性能。由所述聚合物材料制备的薄膜如此具有根据DIN53455的5至60N/mm²，特别是10至40N/mm²的抗拉强度和/或根据DIN53455的100至1000％，特别是200至800％的断裂延伸率。

根据本发明的方法还首次可以制造出基于淀粉的、不含增塑剂的聚合物混合物，其淀粉含量大于等于34重量％，其中由所述聚合物混合物制备的薄膜具有根据DIN53455至少为300％的断裂延伸率和/或根据ASTMD-1709的至少为10g/μm的穿透强度。

本发明的方法提供了，将含淀粉或淀粉衍生物、聚酯和含环氧基聚合物的混合物均质化。

通过将含淀粉的初始物质进行均质化来制备含淀粉的热塑性聚合物，这一般是已知的并通常在挤出机中进行。例如，文献EP0596437B1和EP0917540B1描述了含淀粉的热塑性聚合物的适宜的制备方法。

本发明的方法所采用的淀粉或淀粉衍生物优选选自天然马铃薯淀粉、木薯淀粉、大米淀粉和玉米淀粉。

根据本发明的一个优选的实施方式，所述混合物包括5至75重量％，特别是10至75重量％，优选15至70重量％，还优选25至55重量％，最优选34至51重量％的淀粉和/或淀粉衍生物。

所述混合物所包含的聚酯优选选自包括有脂肪-芳香共聚酯、脂肪聚酯、芳香聚酯、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)和聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的族。

根据本发明的方法可以考虑特别是(但不是仅仅)聚酯，其根据EN13432是生物可降解的，和/或该聚酯的玻璃化温度(Tg)为小于0℃，特别是小于-4℃，进一步优选小于-10℃，还进一步优选小于-20℃并最优选小于-30℃。本发明的方法所采用的聚酯进一步优选是热塑性的。

根据本发明的一个特别优选的实施方式，作为脂肪-芳香聚酯采用共聚酯，特别是基于至少己二酸的统计的共聚酯。进一步优选共聚酯或基于1，4-丁二醇、己二酸和对苯二甲酸或对苯二甲酸衍生物(例如，对苯二甲酸二甲酯，DMT)的统计的共聚酯。所述聚酯的玻璃化温度(Tg)为-25至-40℃，特别是-30至-35℃，和/或熔化范围为100至120℃，特别是105至115℃。