[发明专利]生物降解发泡塑料材料

说明书

本发明涉及生物降解发泡塑料材料及其制备方法。

在发泡材料方面，尤其用作防护的包装，人们越来越感到需要用满足生物降解需要的材料替代发泡聚苯乙烯。

由于它们的生物降解性和抗静电性能，淀粉基材料就可以代表一种有价值的选择对象。

可惜，这些产品的使用性能在价格、脆性方面还不能比得上聚苯乙烯，它们趋向释放粉尘，太高的密度值。

欧洲专利申请EP-A-087847公开了一种制备发泡淀粉基制品的方法就是将淀料或含淀粉物料在挤出机内，在10-30％(重量)水和一种发泡剂存在下加热，随后挤出。    

欧洲专利申请EP-A-375831公开了由高度直链淀粉制成的发泡制品，该制品显示出良好的机械性能和闭孔结构。

在水存在下并且温度为150至250℃范围条件下，采用挤出方法制备这些发泡制品，选择性地接着进行热成型处理。价格高和在低温度情况下引起的脆性是本产品的缺陷。

已公布的国际申请WO91/02023公开了由挤出一种组合物而制备的生物降解塑料材料的发泡制品，该组合物包含有淀粉和一种选自乙烯/乙烯醇和乙烯/丙烯酸的合成聚合物，共聚物中还存在聚合酸和作为发泡剂的碳酸氢钠。在这种情况下，该产品显示出极其高的回弹性和低的密度值，然而它们的高价格使得它们不能竞争作为疏松的填充材料。

国际专利申请WO92/18325申请的专利范围是从具有低含量的直链淀粉的谷物和豆类粗粉开始，通过剧烈机械作用和/或酸的存在使其经部分的糊精化的作用制作水可分散的发泡材料。也可在生产过程的第二步骤添加聚合物型助剂(例如聚乙烯醇)，以避免该材料遭受降解。

尽管价格便宜，但这种产品在挤出之后会立即变脆，为了增加它的韧性必须将其弄湿。在″C″形状物体情况下所达到的堆积密度包括在8至15kg/m³范围内。

国际专利申请92/08759涉及也含有高达50％的纤维素残留物的淀粉和少量天然橡胶。根据此发明的产品的堆积密度包括在11至36kg/m³范围内而且可以通过在L：D比例约为2.5的挤出机上直接挤出得到；由磨擦提供热量。

美国专利5,185,382涉及堆积密度包括在10.8至36kg/m³范围内，经直接挤出而得到的含有淀粉和聚乙二醇的疏松填充材料。

目前已出乎意料地发现，可以制备一种淀粉基生物降解发泡塑料材料，它可以以片材或小尺寸结合颗粒的形式，或者以注塑发泡材料的形式，用作疏松填充材料及一般用作包装材料，这种淀粉基生物降解发泡塑料材料在低温度情况下也具有良好的韧性和具有低的堆积密度值。由于它的约为13至5kg/m³范围内的低堆积密度值(相当于低于32kg/m³的比重)，导致该材料的价格降低。

根据本发明的发泡材料，包含下列基本组份：—30至99.5％(重量)，优选60至95％(重量)的多糖，此多糖含有高于50％的被天然或合成聚合物结构增塑或配合的热塑性淀粉，其中所述淀粉具有：

—在(二甲亚砜)DMSO中的特性粘度低于1.3dl/g；

—在25℃时，乙醇可溶组分低于20％(重量)，优选低于10％(重量)，更优选低于5％(重量)；

—0.5至70％(重量)，优选5至40％(重量)的一种或多种热塑性聚合物，其中至少10％的这种组分是由在淀粉中可溶的热塑性聚合物(A)，或者能够结合淀粉的(B)构成；及—0至20％(重量)，优选5至17％(重量)的水。

存在于堆积密度(给定体积的疏松填充材料的重量)，和比重(用小玻璃珠，采用比重瓶测定比密度法测量)之间的关系如图1所示。正如已经指出的，比重可低于32kg/m³，而且能达到像18.5kg/m³那样低的数值，或者甚至更低。

根据本发明的发泡材料具有闭孔结构。

可溶于淀粉或者在发泡材料组合物中能够结合淀粉的一种或更多种热塑性聚合物的存在，使获得均匀的，高熔融强度的熔融物质以及由此得到显示良好回弹性和低湿度敏感性的发泡制品。

可将用于包装产业的疏松填充材料加工成任何形状，包括字母形，星形，圆柱形及其它形状。

根据本发明可用作制备发泡材料的热塑性淀粉可以是天然淀粉，优选地可以是玉米淀粉，土豆淀粉，木薯淀粉，稻淀粉，小麦淀粉，豌豆淀粉，也可以是高直链淀粉，优选地含有多于30％(重量)的直链淀粉，和蜡状的淀粉。