聚合物组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种聚合物组合物，该聚合物组合物相对于其总重量而言至少含有以下成分:(a)5至50重量％的变性淀粉和/或淀粉衍生物，(b)20至70重量％的脂肪族-芳香族共聚酯,(c)10至50重量％的聚羟基烷酸酯和(d)3至25重量％的聚乳酸。这样的聚合物组合物的突出特征在于其生物质基碳的高含量，以及尽管在增加了的聚羟基烷酸酯的量的情况下也还能在存放之后并不发生明显脆化或者力学性能的恶化。本发明专利技术还涉及一种制造根据本发明专利技术的聚合物组合物的方法以及将其用于制造薄膜、成型件或纤维的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种聚合物组合物及其制造方法。本专利技术还涉及一种将该聚合物组合 物用于制造薄膜、成型件或纤维以及这类含有本专利技术的聚合物组合物的产品的方法。
技术介绍
在保护化石资源、垃圾处理和减少C02排放的角度而言所期望的是，由至少部分地 或全部地从可再生的原材料可获取的塑料来替代基于化石的原材料来源的广泛常见的塑 料。至少部分地或者全部地基于可再生的原材料的聚合物也称为"生物质基"聚合物。 可生物降解的塑料并不一定同时也是生物质基的。因此存在一些可生物降解的、 由化石的不可再生的资源制成的塑料。可生物降解性并不一定与生物质基相关联，而是仅 依赖于材料的化学结构以及该材料能够通过生物活性而转化为自然产生的物质代谢最终 产物的能力。 在实际应用中，基于淀粉和脂肪族-芳香族共聚酯的聚合物组合物已证实其是具 有优异力学特性的可生物降解的聚合物组合物。 这类不含软化剂的、淀粉基的热塑性聚合物组合物特别是适合用于吹膜挤 压制造、平膜挤压制造和注塑出完全可生物降解的产品，该聚合物组合物以商品名称 "BIOPLAST8GF106/02" 由BIOTECGmbH&Co.KG公司在Emmerich(德国）销售。 基于淀粉和脂肪族-芳香族共聚酯的、不含软化剂的热塑性聚合物共混物的制造 和特性例如在专利EP0 596 437B1和EP02 203 511B1中有所描述。 可生物降解的聚合物组合物的主要应用在包装和餐饮领域中。此外，应用还存在 于农业和园艺以及医药制造领域中。与可生物降解的聚合物组合物特别相关的是用于制造 垃圾袋、手提袋、一次性餐具（碟子、杯子、盘子和刀叉）、包装薄膜、瓶子、水果蔬菜托盘（所 谓的Tray)、包装辅助用品（松散填充物）、地膜、花盆和类似物。 尽管对于一些应用领域（例如可降解的垃圾袋）而言期望的是尽可能高的再生原 材料含量，至今为止在市面上存在的可完全生物降解的聚合物组合物以及由其制成的薄膜 产品都是绝大部分由化石原料的聚合物材料制成，例如脂肪族-芳香族共聚酯。为了确保 可接受的力学特征值，在这些聚合物组合物中的再生原材料（例如淀粉）的含量通常都明 显低于50%。 尽管出于经济和生态的原因期望的是，在目前的淀粉基聚合物共混物中进一步提 高淀粉的份额，但是这却并不是容易实现的，因为淀粉份额的提高通常会引起聚合物力学 特性明显变差。 除了淀粉和淀粉衍生物以外，聚羟基烷酸酯（PHA)也是相对于化石来源的聚合物 而言很有期望的生物质基的替代材料。PHA是自然产生的、由羟基酸组成的线性聚酯，该 聚酯作为碳和能源的贮藏性物质而由很多细菌合成并且以颗粒的形式贮藏在细胞内部。 从现有技术已知通过使用自然的或转基因的菌株或植物，以工业的生物技术合成PHA。在 "HandbookofBiodegradablePolymers"中的章节"Polyhydroxyalkanoates"中给出了对 于不同PHA及其制造方法的综述（"生物降解聚合物手册"，RapraTechnologiesLimited出版，2005年，第219-256页）。 不过，PHA的最大缺点在于，由其制成的薄膜相对较脆或易损并且就此方面的力学 特性在该薄膜的贮存期间会变更差。因此较大量的完全生物质基PHA，例如PHB、PHBV和 PHBH在薄膜配料成分中的应用，至今还是失败的，这主要是因为PHA聚合物在其加工成薄 膜后发生的不可控制的、缓慢的后结晶现象（Nachkristal1isation)。通过后结晶现象产生 的晶体球粒可能在薄膜中以杂质点的形式作用并可能因此导致重要的膜力学性能（例如 断裂伸长率和击穿阻力）的明显损失。 从现有技术已知不同的用于优化含有PHA的聚合物组合物的力学性能的方法，其 中首先在注塑成型应用领域中使用到成核剂，例如，氮化硼（BN)、滑石（Mg3(0H)2]) 及石灰（CaC03)微粒、环状糊精、聚乙烯醇微粒、氧化铽、糖精、胸腺嘧啶、尿嘧啶、乳清酸或 氰尿酸。已知方法常见的是，通过加入这类的成核剂加速晶核形成和晶体生长。由此可以 确保，在含有PHA的聚合物组合物加工后的冷却过程中快速发生几乎完全的结晶化并且由 此避免了不可控的后结晶现象。此外，成核剂还引起了，同时在大量位置点发生结晶化，从 而不会形成大的结晶球粒，而是会形成大量小的微晶。与在其分界面会形成明显的眼观上 可见的结构薄弱点的结晶球粒相反的是，高微晶密度通常并不会对聚合物组合物的力学特 性起负面作用。 不过，使用成核剂的缺点在于其会造成额外的成本和人工支出。此外，至今为止在 含有PHA的聚合物组合物中成核剂的使用仅在注塑成型应用领域中带来了满意的成果。在 薄膜制造的重要应用领域中，成核剂的添加却很难避免延后的后结晶现象以及因此带来的 脆化以及薄膜贮存过程中力学性能的变差。这是由于在持续的薄膜制造过程中（与注塑成 型相比）通常非常快速的熔融物冷却时间，这抵制了在较高温度下明显更快的结晶化。 在由含有PHA的聚合物组合物来制造薄膜的过程中，能够确保成功的方式至今为 止都只是尽可能将PHA的量保持为较小，并且混合入相对大量（例如相对于与PHA-起形 成的总量的80重量％ )的具有优越力学性能的合成聚合物成分。在这类薄膜中还常见的 是，为了确保满意的力学特征值，将生物质基的聚合物（例如淀粉）的份额总体保持为尽可 能小，例如相对于总聚合物组合物而言总共低于30重量％。 不过，以这种方式却很难甚至根本不能实现在聚合物组合物中将生物质基的碳的 份额保持尽可能高（例如大于50重量％ )的目的。首先，在这类聚合物组合物中恰恰是以 生物技术制成的PHA和淀粉提供了生物质基的碳。另外，大多合成聚合物，特别是由于其可 生物降解能力而常用的脂肪族-芳香族共聚酯，至今都是仅由化石原材料来制成。对于这 些合成聚合物的份额的提高可能会因此导致生物质基的碳平衡的恶化。
技术实现思路
从上述现有技术水平出发，本专利技术的目的在于，提供一种淀粉基的可生物降解的 聚合物组合物，该聚合物组合物为了组合物的生物碳平衡而含有相应份额的PHA，尽管如 此却还能加工成仅具有少量或明显延迟的后结晶现象的薄膜。本专利技术的另一个目的在于， 提供一种可生物降解的聚合物组合物，该聚合物组合物具有尽可能高份额的生物质基聚合 物，例如淀粉和PHA，并且同时具有优越的力学性能。 该目的根据本专利技术通过权利要求1和权利要求28说明的聚合物组合物、在权利要 求21中说明的方法、在权利要求29中说明的用途以及在权利要求30中所述的成果而达 到。 本专利技术有利的设计方案在从属权利要求中给出并且随后像总体专利技术构思一样详 细描述。 根据本专利技术的聚合物组合物相对于聚合物组合物总重量而言含有至少以下成 分： a) 5至50重量％的变性淀粉和/或淀粉衍生物， b) 20至70重量％的脂肪族-芳香族共聚酯， c) 10至50重量％的聚羟基烷酸酯， d) 3至25重量％的聚乳酸。 根据本专利技术的聚合物组合物的重要特征在于将相对大量的生物质基聚合物淀粉 或者淀粉衍生物（5至50重量％ )以及PHA(10至50重量％ )与3至25重量％的聚乳酸 组合。以令人吃惊的方式而确定出，仅在很小量的聚乳酸存在的条件下，例如3. 5重量％或 7.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物组合物，所述聚合物组合物相对于所述聚合物组合物的总重量而言含有至少以下成分：a)5至50重量％的变性淀粉和/或淀粉衍生物，b)20至70重量％的脂肪族‑芳香族共聚酯，c)10至50重量％的聚羟基烷酸酯，d)3至25重量％的聚乳酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·施密特，克里斯托夫·黑塞，克里斯托夫·布雷索，拉尔夫·哈克福特，弗兰克·罗尔特曼斯，沃尔夫冈·弗里德克，
申请(专利权)人：生物天然包装材料研究与开发有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE