專(zhuān)利名稱(chēng)：包含聚乳酸聚合物、己二酸共聚物和硅酸鎂的生物可降解組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物可降解組合物，其包含混合硅酸鹽和有機(jī)過(guò)氧化物的聚乳酸和與己二酸共聚的共聚酯聚合物。此外，本發(fā)明還涉及基于所述組合物制成的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用包裝材料和一次性大口杯、杯子和餐具，使得食品材料可以在衛(wèi)生條件下銷(xiāo)售和/或消費(fèi)。這種一次性材料和物品為消費(fèi)者和零售商所高度評(píng)價(jià)，因?yàn)樗鼈兛梢栽谑褂弥蠛?jiǎn)單地丟棄，不必象傳統(tǒng)的盤(pán)子、玻璃制品或餐具一樣進(jìn)行洗滌和清洗。
但是，這種材料的廣泛甚至日益增加的使用導(dǎo)致每天產(chǎn)生堆積如山的垃圾。目前，塑料廢棄物或者提供給垃圾焚燒爐或者堆積到垃圾場(chǎng)，上述兩種廢物處理的解決方案都和環(huán)境問(wèn)題相關(guān)。
因此，本領(lǐng)域中需要避免上述問(wèn)題并且提供結(jié)合目前所用塑料材料的優(yōu)點(diǎn)但不增加環(huán)境污染的材料。
至于制備上述產(chǎn)品，現(xiàn)有技術(shù)中已知幾種生物可降解聚合物，其包含基于例如聚乙醇酸、聚(ε-己內(nèi)酯)、聚乳酸和聚二氧雜環(huán)己酮的材料。但是這些聚合物的生產(chǎn)相當(dāng)煩瑣而昂貴，以至于其用途目前主要限于需要生物可吸收材料的高價(jià)值醫(yī)學(xué)應(yīng)用。幾種生物可降解樹(shù)脂已經(jīng)用于諸如上述的應(yīng)用，但是成本使消費(fèi)者對(duì)它們負(fù)擔(dān)不起。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種組合物，該組合物在天然環(huán)境中的降解時(shí)間明顯短于傳統(tǒng)塑料材料如聚乙烯降解所需時(shí)間。在受控環(huán)境中，如在堆肥處，組合物將允許在不超過(guò)180天的時(shí)間內(nèi)生物降解，這是ASTM(ASTM 6400 D99)規(guī)定的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的時(shí)間要求之一。此外，這種組合物還應(yīng)該能夠生產(chǎn)袋、瓶或餐具，表現(xiàn)出對(duì)各目的的期望特性。
根據(jù)對(duì)提供組合物的本發(fā)明的以下詳細(xì)說(shuō)明，這些和其他目的將變得顯而易見(jiàn)，所述組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和2％-20％的硅酸鎂，均基于生物可降解組合物的總重量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的組合物在暴露于特定環(huán)境條件如堆肥條件下時(shí)是生物可降解的，這將導(dǎo)致?lián)p失某些特性以及應(yīng)用在確定其類(lèi)別的時(shí)間段內(nèi)，所述特性可以通過(guò)適于塑料的標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定。例如，堆肥處理是可控制的過(guò)程，其控制生物分解和生物可降解材料向稱(chēng)作堆肥的腐殖質(zhì)樣物質(zhì)的轉(zhuǎn)化有機(jī)物的需氧嗜溫和嗜熱降解以制備堆肥；生物可分解物質(zhì)通過(guò)經(jīng)嗜溫和嗜熱階段進(jìn)行的生物氧化受控過(guò)程的轉(zhuǎn)化從而生成二氧化碳、水、無(wú)機(jī)物和穩(wěn)定化的有機(jī)物(堆肥或腐殖質(zhì))(ASTM術(shù)語(yǔ))。結(jié)果，所有的主要成分如聚乳酸和聚(ε-己內(nèi)酯)將降解成小的有機(jī)碎片，這些有機(jī)碎片將產(chǎn)生穩(wěn)定化的有機(jī)物，并且不會(huì)向土壤中引入任何危害或重金屬。
因此，由本發(fā)明組合物制成的物品將不會(huì)使垃圾場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大，相反允許產(chǎn)生諸如堆肥的有機(jī)肥料，而這種物品同時(shí)提供消費(fèi)者和生產(chǎn)者所高度評(píng)價(jià)的一次性物品的所有優(yōu)點(diǎn)。由根據(jù)本發(fā)明的組合物制成的物品可以在使用后丟棄，基本是重量輕的，并且不必運(yùn)到必須對(duì)它們進(jìn)行清洗的場(chǎng)所。具體而言，由根據(jù)本發(fā)明的組合物制成的物品提供的優(yōu)點(diǎn)是丟棄在公園或海灘上的物品將降解，并在一段時(shí)間之后消失。但是本發(fā)明不應(yīng)宣傳為弄亂環(huán)境的許可證。
此外，如果需要的話(huà)，根據(jù)本發(fā)明的組合物可以完全或部分由可再生資源生產(chǎn)。另外，根據(jù)本發(fā)明的組合物可適合于本領(lǐng)域中已知的各種加工方法。
另外，根據(jù)本發(fā)明的組合物提供并非聚乳酸所固有的物理特性，并提供對(duì)可加工性、生產(chǎn)成本和耐熱性的改進(jìn)，以及改進(jìn)的柔性和韌性。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及生物可降解塑料。術(shù)語(yǔ)“生物可降解塑料”涉及由于天然存在的微生物如細(xì)菌、真菌和藻類(lèi)的作用而降解的可降解塑料?？山到馑芰鲜窃O(shè)計(jì)為在特定環(huán)境條件下其化學(xué)結(jié)構(gòu)經(jīng)歷明顯變化從而導(dǎo)致?lián)p失某些特性以及在確定其類(lèi)別的時(shí)間段內(nèi)應(yīng)用的塑料，所述特性可以通過(guò)適合于塑料的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法測(cè)定。根據(jù)組合物中存在的其他組分和由所述生物可降解材料制成的物品的尺寸，降解所需的時(shí)間將發(fā)生變化，也可根據(jù)需要加以控制。通常，生物降解的時(shí)間間隔將明顯短于由具有相同尺寸的傳統(tǒng)塑料材料如聚乙烯制成的物品降解所需的時(shí)間間隔，傳統(tǒng)材料設(shè)計(jì)用來(lái)持續(xù)盡可能長(zhǎng)的時(shí)間。例如，纖維素和牛皮紙?jiān)诙逊虱h(huán)境下在83天內(nèi)生物降解。我們的配方在較短的時(shí)間內(nèi)生物降解，并將通過(guò)ASTM 6400 D99要求的測(cè)試，ASTM 6400D99要求可堆肥塑料在少于180天的時(shí)間內(nèi)生物降解。由PE制成的制品在正常堆肥條件下不降解，而基于PLA的制品在堆肥環(huán)境下將在數(shù)周(約6-8周)內(nèi)降解。
生物可降解聚合物由通過(guò)微生物催化的降解使膜或纖維強(qiáng)度減小的組分組成。生物可降解聚合物減小至單體或短鏈，繼爾被微生物吸收。在有氧環(huán)境中，這些單體或短鏈最終被氧化成CO2、H2O和新的細(xì)胞生物質(zhì)。在厭氧環(huán)境中，單體或短鏈最終被氧化成CO2、H2O、乙酸酯、甲烷和細(xì)胞生物質(zhì)。成功的生物降解需要生物可降解聚合物和活性微生物群或由活性微生物群所產(chǎn)生的酶之間直接物理接觸。此外，還必須滿(mǎn)足某些基本物理和化學(xué)要求，如合適的pH、溫度、氧濃度、合適的養(yǎng)分和濕度水平(參照美國(guó)專(zhuān)利6,020,393)。
根據(jù)本發(fā)明的生物可降解組合物包含40重量％-97重量％的聚乳酸聚合物，0.5重量％-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1％-32％、優(yōu)選2％-20％的硅酸鎂，均基于生物可降解組合物的總重量。
根據(jù)本發(fā)明的組合物可以通過(guò)混合或共混所需量的各組分獲得。這可以根據(jù)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員已知的任意方法進(jìn)行。例如，可以以純態(tài)形式混合聚乳酸聚合物和與己二酸共聚的共聚酯聚合物，例如通過(guò)軋輥共混進(jìn)行共混，并加熱到根據(jù)本領(lǐng)域中的公知常識(shí)所選擇的溫度，以使上述組分的至少其一部分或基本完全熔融。
聚乳酸可以由下述結(jié)構(gòu)式表示
其中n例如可以是10-250之間的整數(shù)。聚乳酸可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中已知的任意方法制備。例如，聚乳酸可以由乳酸和/或由下列物質(zhì)中的一種或多種制備D-丙交酯(即D-乳酸的雙內(nèi)酯或環(huán)化二聚物)、L-丙交酯(即L-乳酸的雙內(nèi)酯或環(huán)化二聚物)、消旋D，L-丙交酯(即D-和L-乳酸的環(huán)化二聚物)和外消旋D，L-丙交酯(包含1/1的D-和L-丙交酯混合物的外消旋D，L-丙交酯)。
聚酯和共聚酯的制備在本領(lǐng)域中公知，如公開(kāi)在US專(zhuān)利No.2,012,267中。這種反應(yīng)通常在150℃-300℃的溫度下、在縮聚催化劑如異丙氧化鈦、雙醋酸鎂、氧化銻、雙醋酸二丁基錫、氯化鋅或其組合的存在下操作。催化劑典型的使用量為0-1000份/1000,000份(ppm)，基于反應(yīng)物的總重量(參照US-P-6,020,393)。
除了聚乳酸和共聚酯外，所述組合物還混合有無(wú)機(jī)物，包括鎂和/或硅酸鹽。
根據(jù)另一種方法，根據(jù)本申請(qǐng)的組合物可以通過(guò)下列步驟獲得在存在或不存在溶劑的情況下，混合均量的聚乳酸聚合物前體和與己二酸共聚的共聚酯聚合物，或者均量的聚乳酸聚合物和與己二酸共聚的共聚酯聚合物前體，和使所得混合物進(jìn)行聚合反應(yīng)。聚乳酸聚合物前體是例如乳酸、由2-5個(gè)乳酸單元的縮合反應(yīng)所得的乳酸的環(huán)狀或線(xiàn)性低聚物，例如上述丙交酯，并且可以具有任意立體構(gòu)型。也可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)使用由其他聚乳酸聚合物前體和/或與己二酸共聚的共聚酯聚合物的前體制成的組合物。
具體而言，根據(jù)本發(fā)明的生物可降解組合物可以包含50-85重量％的聚乳酸聚合物，尤其是55-82重量％的聚乳酸聚合物，特別是2-20重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，尤其是4-17重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，均基于生物可降解組合物的總重量。
生物可降解聚合物還包含1-32重量％、優(yōu)選2重量％-25重量％、更優(yōu)選5重量％-15重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，均基于生物可降解組合物的總重量，所述無(wú)機(jī)物顆粒包含鎂和硅酸鹽中的至少一種，優(yōu)選包含選自鎂和硅酸鹽的至少兩種元素，更優(yōu)選包含鎂和硅酸鹽。這種無(wú)機(jī)物的例子是蒙脫土。無(wú)機(jī)物似乎是充當(dāng)填充劑以增加強(qiáng)度和賦予硬度。例如，無(wú)機(jī)物顆?？梢跃哂?.2-4.0μm、更優(yōu)選1-2μm、最優(yōu)選1μm的尺寸。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的生物可降解聚合物的制備期間，可以向反應(yīng)混合物中加入少于5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于生物可降解的最終聚合物組合物的總重量。
可以用于制備根據(jù)本發(fā)明的組合物的有機(jī)過(guò)氧化物的實(shí)例是例如過(guò)氧化二乙酰、異丙苯基-氫過(guò)氧化物和過(guò)氧化二苯甲酰。也可以使用技術(shù)人員已知的其他有機(jī)過(guò)氧化物。有機(jī)過(guò)氧化物充當(dāng)引發(fā)聚合反應(yīng)的自由基引發(fā)分子，在根據(jù)本發(fā)明的組合物中存在的成分之間幫助提供連接，尤其是共價(jià)鍵。
向反應(yīng)混合物中加入優(yōu)選少于2％的有機(jī)過(guò)氧化物，更優(yōu)選0.1％-1.8％、甚至更優(yōu)選約1％的有機(jī)過(guò)氧化物，均基于最終生物可降解組合物的總重量，以生成根據(jù)本發(fā)明的生物可降解聚合物組合物。
本發(fā)明的生物可降解聚合物組合物還可以包含5-45重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)，基于生物可降解組合物的總重量。優(yōu)選的是，組合物可以包含20-40重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)，更優(yōu)選21-35重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)，基于生物可降解的最終聚合物組合物的總重量。具體而言，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明制備膜或涂層時(shí)，聚(ε-己內(nèi)酯)的加入提供優(yōu)點(diǎn)。PCL將增加更高的柔性，并允許被制成更清潔、更透明的膜。
此外，生物可降解聚合物還可以包含至多5％的單酯，更優(yōu)選0.1-4.5重量％的單酯，基于生物可降解組合物的總重量。單酯可以是例如具有2-20個(gè)碳原子且包含脂肪族(具有支化或線(xiàn)性鏈)和/或芳香族結(jié)構(gòu)單元的羧酸、磺酸或磷酸。具體而言，所述單酯可以是包含至少兩個(gè)羧基基團(tuán)的化合物和/或例如可以是選自己二酸和乳酸的化合物的單酯。具體而言，當(dāng)配制注射成型配方時(shí)，單酯的加入可以是有用的。其將充當(dāng)加工助劑，并將保護(hù)聚合物不受不當(dāng)熱操作的影響。
此外，本發(fā)明的生物可降解聚合物組合物還可以包含一種或多種增塑劑。用于根據(jù)本發(fā)明的組合物的增塑劑以及其所得的降解產(chǎn)物應(yīng)優(yōu)選基本沒(méi)有或僅有低的環(huán)境危害，使得在本發(fā)明組合物降解時(shí)，發(fā)生降解的各場(chǎng)所將不會(huì)受到污染或基本不受污染。用于根據(jù)本發(fā)明的組合物的增塑劑因此例如可以是天然存在的化合物。增塑劑的例子是例如有機(jī)檸檬酸酯(參照US-P-5,556,905)。
根據(jù)所期望的特定應(yīng)用，本發(fā)明的生物可降解聚合物組合物還可以包含本領(lǐng)域中公知的其他添加劑或組分，例如天然著色劑、其他聚合物、纖維素等。
此外，根據(jù)本發(fā)明的組合物還可以涂覆到載體材料如紙、復(fù)合材料、塑料、金屬、木材等上。
該生物可降解聚合物組合物可以用于各種應(yīng)用，不應(yīng)局限于本文示例性公開(kāi)的那些。例如，還應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域中，如用于縫合線(xiàn)和藥物釋放基質(zhì)，或者可考慮用于印刷工業(yè)。
本發(fā)明的組合物可以用來(lái)產(chǎn)生各種制品，如模制品和/或擠出制品。本發(fā)明所用的術(shù)語(yǔ)“模制品”(或“擠出制品”)包括根據(jù)模塑工藝(或擠出工藝)制成的制品?！澳Ｖ破贰?或“擠出制品”)還可以是其它物體的一部分，例如容器中的插入物或者刀片或相應(yīng)把手中的叉形插入物。
根據(jù)本發(fā)明的模制品包含生物可降解組合物，該生物可降解組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，和0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，均基于生物可降解組合物的總重量。具體而言，用于根據(jù)本發(fā)明的模制品的生物可降解組合物可以包含50-85重量％的聚乳酸聚合物，尤其是55-82重量％的聚乳酸聚合物，特別是2-20重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，尤其是4-17重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，均基于生物可降解聚合物的總重量。如之前所詳細(xì)描述的，用于制備這種模制品的組合物除了包含上述組分外，還包含含鎂和硅至少之一的無(wú)機(jī)物顆粒、有機(jī)過(guò)氧化物、單酯和/或天然增塑劑。
各種模制品的例子是器皿、叉、匙、刀、筷、容器、杯、泡沫材料產(chǎn)品和罐。
當(dāng)制備注射成型配方時(shí)，可以使用根據(jù)本發(fā)明的組合物，該組合物包含80重量％-97重量％的聚乳酸聚合物、2重量％-10重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和少于5重量％的單酯，更優(yōu)選82重量％-95重量％的聚乳酸聚合物，3重量％-8重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和0.1-4重量％的單酯，最優(yōu)選85重量％-90重量％的聚乳酸聚合物，5重量％-7重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-3重量％的單酯，均基于生物可降解組合物的總重量。
作為替代方案，注射成型配方可以包含50重量％-75重量％的聚乳酸聚合物，5重量％-15重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，10重量％-30重量％的包含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，和少于2重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，更優(yōu)選55重量％-70重量％的聚乳酸聚合物，8重量％-12重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，15重量％-25重量％重量的包含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，和0.1-1.8重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，最優(yōu)選58重量％-67重量％的聚乳酸聚合物，9重量％-11重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，18重量％-22重量％的包含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，和0.5-1.0重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，均基于生物可降解組合物的總重量。
根據(jù)本發(fā)明的擠出制品包含生物可降解組合物，該生物可降解組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，和0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，均基于生物可降解組合物的總重量。具體而言，用于根據(jù)本發(fā)明的擠出制品的生物可降解組合物可以包含50-85重量％的聚乳酸聚合物、尤其是55-82重量％的聚乳酸聚合物，2-20重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，特別是4-17重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，均基于生物可降解組合物的總重量。如前面所詳細(xì)描述的，用于制備這種模制品的組合物除了包含上述組分外，還可以包含含鎂和硅的至少之一的無(wú)機(jī)物顆粒、有機(jī)過(guò)氧化物、單酯和/或天然增塑劑。
擠出制品例如可以是膜、垃圾袋、食品雜貨袋、容器密封膜、管、飲料吸管、熱壓粘合無(wú)紡材料和片材。
當(dāng)制備用于吹膜擠出成型的配方時(shí)，可以使用的根據(jù)本發(fā)明的組合物包含40-60重量％的聚乳酸聚合物、少于5重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、20-40重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)、5-10重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒、少于5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，和少于10重量％的增塑劑，優(yōu)選45-55重量％的聚乳酸聚合物、0.1-4.5重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、22-35重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)、6-9重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒、0.1-4.5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，和0.1-8重量％的增塑劑，更優(yōu)選47-52重量％的聚乳酸聚合物、1-4重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、25-30重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)、7-8重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒、1-4重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，和0.5-6重量％的增塑劑，均基于生物可降解組合物的總重量。
用來(lái)生產(chǎn)基于根據(jù)本發(fā)明組合物的柔性膜的配方可以包含40-60重量％的聚乳酸聚合物、15-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、10-20重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒和少于5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，優(yōu)選43-57重量％的聚乳酸聚合物、20-30重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、12-18重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，和0.1-4.5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，更優(yōu)選45-52重量％的聚乳酸聚合物、22-27重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、14-17重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，和1-4重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，均基于生物可降解組合物的總重量。
基于吹膜擠出配方或柔性膜配方生產(chǎn)的本發(fā)明制品例如是諸如垃圾袋以及食品雜貨袋的袋用膜，或用于密封容器的膜。
基于根據(jù)本發(fā)明組合物的異型擠出方法的配方例如可以包含65-85重量％的聚乳酸聚合物、10-20重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物和2-15重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，優(yōu)選68-80重量％的聚乳酸聚合物、12-18重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物和3-12重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，更優(yōu)選70-77重量％的聚乳酸聚合物、14-17重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和4-10重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒，均基于生物可降解組合物的總重量。
由異型擠出配方制成的根據(jù)本發(fā)明的制品例如是飲料吸管和管。
基于根據(jù)本發(fā)明組合物的熱成型擠出方法的配方可以包含75-85重量％的聚乳酸聚合物、5-15重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、5-15重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒和少于5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，優(yōu)選78-84重量％的聚乳酸聚合物、7-12重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、7-12重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒和0.1-4.5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，更優(yōu)選79-83重量％的聚乳酸聚合物、8-11重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物、8-11重量％的含選自鎂和硅的至少一種元素的無(wú)機(jī)物顆粒和0.5-4重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，均基于生物可降解組合物的總重量。
由熱成型擠出方法制成的根據(jù)本發(fā)明的制品例如是用于生產(chǎn)杯子、盤(pán)子和瓶子以及其他物品的片材，其可超出食品行業(yè)的范圍。
此外，本發(fā)明提供生產(chǎn)包含生物可降解組合物的制品的方法，所述方法包括下列步驟提供生物可降解組合物，所述組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，和0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，均基于生物可降解組合物的總重量；和將所述生物可降解組合物經(jīng)歷選自注射成型、吹膜擠出、異型擠出和熱成型擠出的加工過(guò)程。
注射成型、吹膜擠出、異型擠出和熱成型擠出是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的加工方法，描述在例如Modern Plastics Encyclopedia，Published by McGraw-Hill，Inc.-mid.October 1991 eddition中。
當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明現(xiàn)在將基于以下通過(guò)舉例給出的非限制性實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
實(shí)施例1注射成型配方I制備注射成型配方，所述配方包含94重量％的聚乳酸聚合物，5重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物1重量％的硬脂酸鋅。
上述化合物在160℃的溫度下通過(guò)擠出混配(compounding)混合約2-10分鐘。然后，將所得混合物充填入約160℃溫度下的注射成型裝置中，并注射到約20℃溫度的模具中以獲得注射成型的杯子。
實(shí)施例2
注射成型配方II制備注射成型配方，所述配方包含74.5重量％的聚乳酸聚合物，5重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物20重量％的硅酸鎂0.5重量％的2，5-甲基-2，5-二(過(guò)氧叔丁基)己烷。
注射拆卸配方如實(shí)施例1所詳細(xì)描述的那樣制備，注射成型產(chǎn)品可以根據(jù)所述實(shí)施例1中列出的步驟獲得。
實(shí)施例3吹膜擠出配方制備吹膜擠出配方，所述配方包含55重量％的聚乳酸聚合物，0-15重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物25重量％的聚ε己內(nèi)酯4重量％的硅酸鎂1.0重量％的2，5-甲基-2，5-二(過(guò)氧叔丁基)己烷15重量％的檸檬酸三丁酯。
將所得混合物充填入吹膜擠出裝置中，獲得厚度為10μm-90μm的自支撐膜，其可用于垃圾袋或食品雜貨袋。
實(shí)施例4柔性膜配方制備柔性膜配方，所述配方包含70重量％的聚乳酸聚合物19重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物10重量％的檸檬酸三丁酯1重量％的2，5-甲基-2，5-二(過(guò)氧叔丁基)己烷。
通過(guò)雙螺桿混配來(lái)混合上述的化合物。將所得混合物充填入160℃溫度下的擠出裝置中，獲得厚度為約10mm的自支撐膜，其可以用于密封容器。
實(shí)施例5異型擠出配方制備異型擠出配方，所述配方包含75重量％的聚乳酸聚合物20重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物5重量％的硅酸鎂。
通過(guò)雙螺桿混配來(lái)混合上述的化合物。將所得混合物充填入約160℃溫度下的異型擠出裝置中，獲得可用作飲料吸管的管。
實(shí)施例6熱成型擠出配方制備熱成型擠出配方，所述配方包含75重量％的聚乳酸聚合物15重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物9重量％的硅酸鎂1重量％的2，5-甲基-2，5-二(過(guò)氧叔丁基)己烷通過(guò)雙螺桿混配來(lái)混合上述的化合物。將所得混合物充填入160℃溫度下的熱成型擠出裝置中，獲得厚度為0.1mm-45mm的片材，其可用于成型杯子、盤(pán)子或瓶子。
根據(jù)上述教導(dǎo)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修改和變化。因此，應(yīng)理解為在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以采用不同于本文具體所述的方式來(lái)實(shí)施。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.用于制備與食品材料接觸的物品的生物可降解組合物，包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，和0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，該無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂，和少于5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，均基于生物可降解組合物的總重量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解聚合物組合物，其中所述無(wú)機(jī)物顆粒包含鎂和硅酸鹽中的至少兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解組合物，其中有機(jī)過(guò)氧化物的量少于2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的生物可降解組合物，其中有機(jī)過(guò)氧化物的量為0.1-1.8％，基于最終生物可降解組合物的總重量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的生物可降解聚合物組合物，其中所述有機(jī)過(guò)氧化物選自過(guò)氧化二乙酰、異丙苯基-氫過(guò)氧化物和過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化二烷基、2，5-甲基-2，5-二(過(guò)氧叔丁基)己烷或其混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解聚合物組合物，所述組合物還包含5-45重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)，基于生物可降解組合物的總重量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解聚合物組合物，所述組合物還包含增塑劑。
8.包含生物可降解組合物的模制品，所述生物可降解組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，所述無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂，均基于生物可降解組合物的總重量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的模制品，所述模制品選自器皿、食品用器具、叉、匙、刀、筷、容器、杯、泡沫材料產(chǎn)品、盤(pán)和罐。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的模制品，其中所述無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的模制品，在其制備期間，向所述組合物中加入少于5％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于生物可降解組合物的總重量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的模制品，在其制備期間，向所述組合物中加入少于2％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于生物可降解組合物的總重量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的模制品，在其制備期間，向所述組合物中加入0.1％-1.8％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于生物可降解組合物的總重量。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的模制品，所述組合物還包含基于生物可降解組合物總重量至多5％的單酯，和/或增塑劑。
15.包含生物可降解組合物的擠出制品，所述生物可降解組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，所述無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂，均基于生物可降解組合物的總重量。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的擠出制品，所述擠出制品選自膜、垃圾袋、食品雜貨袋、容器密封膜、管、飲料吸管、熱壓粘合無(wú)紡材料和片材。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的擠出制品，其中所述組合物還包含鎂和硅酸鹽中的至少兩種，所述無(wú)機(jī)物顆粒更優(yōu)選包含鎂和硅酸鹽。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的擠出制品，在其制備期間，向所述組合物加入少于5％的有機(jī)過(guò)氧化物、5-45重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)，基于生物可降解組合物的總重量。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的擠出制品，其中所述組合物還包含基于生物可降解組合物總重量至多5％的單酯，和/或增塑劑。
20.一種生產(chǎn)包含生物可降解組合物的制品的方法，所述方法包括下列步驟(i)提供生物可降解組合物，所述組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，和0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，所述無(wú)機(jī)物顆粒包含鎂和硅酸鹽中的至少一種，和少于5重量％的有機(jī)過(guò)氧化物，均基于生物可降解組合物的總重量，(ii)混合(i)的組分；(iii)加熱所述混合物至150-200℃的溫度；和(iv)使所得混合物成型，獲得所期望的形狀。
21.權(quán)利要求20的方法，其中成型步驟包括使所述生物可降解組合物經(jīng)歷選自注射成型、吹膜擠出、異型擠出和熱成型擠出的加工過(guò)程。
權(quán)利要求
1.用于制備與食品材料接觸的產(chǎn)品的生物可降解組合物，包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，和0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，該無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂，均基于生物可降解組合物的總重量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解組合物，其中所述無(wú)機(jī)物顆粒包含鎂和硅酸鹽中的至少兩種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解組合物，在其制備過(guò)程中，向所述組合物中加入少于5％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于最終生物可降解組合物的總重量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的生物可降解組合物，其中所加入有機(jī)過(guò)氧化物的量少于2％。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的生物可降解組合物，其中所加入有機(jī)過(guò)氧化物的量為0.1-1.8％，基于最終生物可降解組合物的總重量。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的生物可降解組合物，其中所述有機(jī)過(guò)氧化物選自過(guò)氧化二乙酰、異丙苯基-氫過(guò)氧化物和過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化二烷基、2，5-甲基-2，5-二(過(guò)氧叔丁基)己烷或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解組合物，所述組合物還包含5-45重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)，基于生物可降解組合物的總重量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的生物可降解組合物，所述組合物還包含增塑劑。
9.包含生物可降解組合物的模制品，所述生物可降解組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，所述無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂，均基于生物可降解組合物的總重量。
10.根據(jù)權(quán)利要求12的模制品，所述模制品選自器皿、食品用器具、叉、匙、刀、筷、容器、杯、泡沫材料產(chǎn)品、盤(pán)和罐。
11.根據(jù)權(quán)利要求12的模制品，其中所述無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂。
12.根據(jù)權(quán)利要求12的模制品，在其制備期間，向所述組合物中加入少于5％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于生物可降解組合物的總重量。
13.根據(jù)權(quán)利要求15的模制品，在其制備期間，向所述組合物中加入少于2％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于生物可降解組合物的總重量。
14.根據(jù)權(quán)利要求15的模制品，在其制備期間，向所述組合物中加入0.1％-1.8％的有機(jī)過(guò)氧化物，基于生物可降解組合物的總重量。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的模制品，所述組合物還包含基于生物可降解組合物總重量至多5％的單酯，和/或增塑劑。
16.包含生物可降解組合物的擠出制品，所述生物可降解組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，所述無(wú)機(jī)物顆粒包含硅酸鎂，均基于生物可降解組合物的總重量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的擠出制品，所述擠出制品選自膜、垃圾袋、食品雜貨袋、容器密封膜、管、飲料吸管、熱壓粘合無(wú)紡材料和片材。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的擠出制品，其中所述組合物還包含鎂和硅酸鹽中的至少兩種，所述無(wú)機(jī)物顆粒更優(yōu)選包含鎂和硅酸鹽。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的擠出制品，在其制備期間，向所述組合物加入少于5％的有機(jī)過(guò)氧化物、5-45重量％的聚(ε-己內(nèi)酯)，基于生物可降解組合物的總重量。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的擠出制品，其中組合物還包含基于生物可降解組合物總重量至多5％的單酯，和/或增塑劑。
21.一種生產(chǎn)包含生物可降解組合物的制品的方法，所述方法包括下列步驟(i)提供生物可降解組合物，所述組合物包含40-97重量％的聚乳酸聚合物，和0.5-35重量％的與己二酸共聚的共聚酯聚合物，和1-32重量％的無(wú)機(jī)物顆粒，所述無(wú)機(jī)物顆粒包含鎂和硅酸鹽中的至少一種，均基于生物可降解組合物的總重量，(ii)混合(i)的組分；(iii)加熱所述混合物至150-200℃的溫度；和(iv)使所得混合物成型，獲得所期望的形狀。
22.權(quán)利要求22的方法，其中成型步驟包括使所述生物可降解組合物經(jīng)歷選自注射成型、吹膜擠出、異型擠出和熱成型擠出的加工過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物可降解聚合物組合物，其包含混合有機(jī)過(guò)氧化物和無(wú)機(jī)物顆粒的聚乳酸和與己二酸共聚的共聚酯聚合物。本發(fā)明還涉及基于這種組合物制成的產(chǎn)品，如模制品和擠出制品。
文檔編號(hào)C08K3/34GK1922270SQ200480042096
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者弗雷德里克·希爾, 威廉·凱利 申請(qǐng)人:賽拉普拉斯特股份有限公司