[发明专利]双轴拉伸生物可降解的可成堆肥的薄膜

说明书

本发明涉及一种双轴拉伸的、生物可降解的可成堆肥的薄膜。

人们知道某些聚合材料可进行生物降解。这里提及的材料主要是由天然存在的聚合物直接或经改性后得到的那些材料，例如像多羟基丁酸酯之类的多羟基链烷酸酯、塑性纤维素、纤维素酯、塑性淀粉、甲壳胺和水溶性多糖。有目的的改变聚合物组成或结构如从聚合物应用观点来看是值得的，但基于天然合成过程，是困难的，常常也是非常有限的。

另一方面，许多合成的聚合物不会受到微生物的破坏，或者其破坏只是非常缓慢。认为在主链中含有杂原子的大部分合成聚合物能够进行生物降解。这些物质中重要一类代表是聚酯。尽管只含有脂族单体的合成原料具有较好的生物降解能力，但是由于其物质属性，它们只能在非常有限的范围内得到使用；可参见Witt等人在‘大分子化学与物理’(Macrom.Chem.Phys.)195(1994)第793-802页的文章。相比之下，具有良好物质属性的芳族聚酯，却明显地显示了低劣的生物可降解性。

近几年来，各种生物可降解的聚合物已为人们所知道(参见DE4432161)。这些聚合物具有好的热塑可加工性，另一方面，它们是生物可降解的，即它们整个聚合物链可被微生物(细菌和霉菌)通过酶离解，并全部降解成二氧化碳、水和生物量。在自然环境中对微生物的作用进行的相应试验，如在DIN 54 900中描述的特别是在堆肥中经常使用的微生物。由于其热塑性，这些生物可降解的物质能加工成像铸膜或吹塑薄膜之类的半成品。尽管如此，这些半成品的使用还是受到了很大的限制。一方面，这些薄膜的机械性能差，另一方面，与由如聚乙烯、聚丙烯或聚酰胺之类的典型的不可生物降解的塑料构成的薄膜相比，这些薄膜对水蒸气和气体的封阻性能非常差。

本发明的目的是制造一种生物可降解和可成堆肥的薄膜，该薄膜具有改进的机械和光学性能以及优良的封阻性。通过使生物可降解和可成堆肥的聚合物或由几种均生物可降解和可成堆肥的聚合物的混合物经双轴取向就可达到所述的目的。本发明中的术语“可生物降解和可成堆肥的聚合物或薄膜”应理解成根据1996年的DIN54900草案进行试验，经证明为“生物可降解性”的物质。

令发明人惊奇的是这些生物可降解的聚合物，除了它们能够进行热塑加工外，还能够进行双轴取向，并由于这种取向处理，而使薄膜的物理性能明显得到改善。这些明显改善包括强度明显增加，光学性能改进，以及薄膜的阻挡作用提高。

本发明的目的是提供一种具有双轴取向并由一种或多种聚合物构成的薄膜，所有这些聚合物都是生物可降解和可成堆肥的，还可能含有改善加工性能的附加的添加剂。当无定形热塑性塑料处于高于玻璃态转化温度的温度范围内时，以及当部分结晶的热塑性塑料处于低于晶粒熔化温度的温度范围内时，进行双轴取向。

由此本发明的目的是使用某些生物可降解和可成堆肥的聚合物或这些聚合物的混合物来生产该薄膜。

适合作聚合物的是：

由A)或B)生成的脂族和部分芳族的聚酯：

A)直链双官能醇，例如乙二醇、己二醇，或优选为丁二醇，和/或还可以是环脂族双官能醇，例如环己烷二甲醇，另外还可以是少量具有更高官能度的醇，例如1,2,3-丙三醇或新戊二醇；以及直链双官能酸，例如丁二酸或己二酸，和/或还可以是环脂族双官能酸，例如环己烷二羧酸，和/或还可以是芳族双官能酸，例如对苯二酸或间苯二酸或萘二甲酸，另外还可以是少量具有更高官能度的酸，例如偏苯三酸，或

B)酸官能化的和醇官能化的结构单元，例如羟基丁酸或羟基戊酸或其衍生物，例如ε-己内酯，

或者由A和B混合物或共聚物生成脂族和部分芳族的聚酯，

其中以所有的酸计，芳族酸的比例不大于50％(重量)。

还可以使用呈衍生物形式的酸，例如酰基氯或酯。

由C)或D)生成的脂族聚酯型聚氨酯：

C)由下述化合物生成的酯部分：直链双官能醇，例如乙二醇、丁二醇、己二醇，优选地丁二醇，和/或还可以是环脂族双官能醇，例如环己烷二甲醇，另外还可以是少量具有更高官能度的醇，例如1,2,3-丙三醇或新戊二醇；还有直链双官能酸，例如丁二酸或己二酸，和/或还可以是环脂族和/或芳族双官能酸，例如环己烷二羧酸和对苯二酸，另外还可以是少量具有更高官能度的酸，例如偏苯三酸，或

D)由酸官能化和醇官能化结构单元生成的酯部分，例如羟基丁酸和羟基戊酸或其衍生物，例如ε-己内酯，

或者由C)和D)以及下述E)的混合物或共聚物生成的脂族聚酯型聚氨酯，