生物可降解的复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种制备生物可降解的薄膜的制备方法，此薄膜是由合成聚合物和生物可降解的聚合物组成的。此方法中，是将含油量高的植物物料破碎，干燥和粉碎。将获得的粉料在螺杆挤出机中与可能的要用在薄膜中的其他添加剂和合成聚合物混合来制备所说的最终薄膜。本发明专利技术还涉及一种生物可降解的薄膜。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由合成聚合物和生物材料组成的生物可降解的覆盖膜的制备方法。本专利技术还涉及由合成聚合物和生物材料组成的生物可降解的覆盖膜。众所周知，在温室里种植植物用的覆盖物是用玻璃或塑料制备的。可见光区的短波和长波辐射均能穿过透明的覆盖物。众所周知短波辐射比长波辐射更容易穿过温室的覆盖物。由于温室内有光的热效应发生，所以在温室内短波辐射变成了长波辐射。早期是按下述方式将温室应用于田地的，即把作成弓形的覆盖物放于田地表面，或把此覆盖物用于土壤表面。用于田地的这些覆盖材料是塑料或纸，借助这些材料植物将能生长。利用这种公知技术获得了下述优点用透光覆盖物使温度增加，这样短波辐射则转变为热。由于使用纸覆盖物则也可防止水的蒸发。而且，由于使用透光薄膜，在覆盖物下的杂草的生长则受到了抑制。由于使用透明的覆盖物，湿气凝集于薄膜的内表面，这对于长在植物四周的杂草的生长形成了一个良好的条件，所以种植时用覆盖物和不用覆盖物需要使用的除草剂是一样的，有时甚至更多。由于两薄膜之间的土壤未被薄膜覆盖(用来固定膜的土台)，未被薄膜覆盖这无疑是对杂草生长条件的一种改进。由于紫外辐射效应，公知的薄膜常常会分散为小块。业已设法获得这样的薄膜，即紫外辐射使其降解到一定程度后，微生物能继续降解并最后降解此薄膜。然而，对于采用以前公知的薄膜的方法来说，降解并不完全。实际上，由于紫外辐射不能穿过土壤抵达薄膜，所以土壤覆盖的覆盖薄膜的边缘仍然残留在田地里。甚至于薄膜上的小块土壤或灰尘层也阻止紫外线降解聚合物链的能量进入薄膜。从理论上讲，植物开始覆盖薄膜后紫外线也会将薄膜降解为不致于在田地里引起问题的小块。事实上，由紫外线作用的降解是不完全的，由于所谓的包含复合薄膜形式的合成聚合物本身就不为生所降解，所以这就导致了田地中塑料起来越多。合成聚合物不吸收水并且由于生物降解是在由微生物产生的酶的作用下的结果，而酶仅仅在水存在下才起作用，因此，没有生物降解发生。如由大约12000个连续的碳原子组成的合成聚合物分子被降解到约10个碳原子长的500左右个小片段后，生物降解的速率才具有重要意义。然而，在聚合物已被降解为含几千个碳原子的片段时，已其本上改变了此塑料薄膜的结构。按这种方式降解的塑料薄膜会引起严重的自然问题。由于这种原因，近来这种类型的薄膜的使用已少了。由降解而可能引起的残毒也带来了种种问题。以前也知道这样的方法，即种植季节结束后将薄膜从田地里拆走。但是，使用这类薄膜十分昂贵、而且，对于以前这些已知方法来说，由于极薄的薄膜的制备比较便宜，所以主要使用的是这种薄膜。然而，由于这样的薄膜容易分解，所以要从田地里将这样的薄膜除去很困难。由于在加固土台的两薄膜之间必须留下未覆盖的土壤，所以在以前的诸种解决方法中，薄膜仅仅覆盖了50-70%的种植面积。在申请人以前的专利申请中(FI-891905)已对薄膜的降解问题进行了改进，采用缝拢的办法将薄膜固定在要予种植的土壤表面，从而整个种植地均为薄膜所覆盖。由于整个薄膜在地面上，所以采用FI-891905的解决方法则改善了紫外线对薄膜的降解。然而，由于已知的多种薄膜不为生物所降解，所以既使采用紫外线能降解的薄膜，田地残存的塑料将越来越多的问题仍然存在着。由于生物可降解的材料的化学结构，所以在诸如食用伞菌和细菌一类微生物的作用下，在它们能生长的条件下，把所说材料放于土壤中或采用另一种方法，即将其与微生物接触时，微生物便能使生物可降解的材料降解。这里用的术语“生物可降解的”指的是在作为微生物的生物作用下能发生降解的这一类的降解。术语“可降解的”指的是这样一种情况，例如参考乙烯聚合物的降解，此聚合物在不同添加剂或其他物质作用下能降解为小片段的聚合物。这个类型的降解与任何微生物均无关。业已地了多种努力来研究塑料薄膜的生物降解并设法用种种办法来证明它、如用霉菌培养的办法。(与ASTM(美国材料试验协会标准)STMG21-70 1980比较，此标准已用于研究塑料的所谓生物降解)。然而，仅管霉菌生长，在塑料薄膜上培育的霉菌关于生物降解并未给出任何证明。据认为霉菌在塑料薄膜上的生长与此薄膜中添加剂的量有关，但对合成聚合物本身并无影响。一般认为如果薄膜材料不含抗氧化剂，但是含如UV-催化剂(切断合成聚合物分子C-C链)的话，则可将此薄膜材料降解为小块。如塑料分子含有双链，降解这样的分子需要的能量较少。甚至于不需要任何催化剂。生物降解合成材料需亲水性的水溶性基团。聚合物被断开后形成了亲水性的，能被酶降解的化学基团，如羰基或羧基。薄膜的生物降解的产物一定是水，二氧化碳和生物量。业已进行了种种尝试来制备这样的由合成聚合物和生物聚合物的复合物组成的生物可降解的薄膜，其中已加有一般对紫外线敏感的催化剂。如在专利文献EP-230143中可得知用光作催化剂可降解合成聚合物的物质。据认为如果通过生物可降解的聚合物使合成塑料中包含有亲水性基团的话，所说材料则能吸收水份。淀粉是作此用的最便宜的生物可降解的聚合物，由于淀粉的价格比聚乙烯低，所以除这一优点外，使用淀粉还可把薄膜的生产成本显著降低。鉴于单独使用凝胶化的淀粉时形成很脆的薄膜，此膜对水敏感，为了制得满意的产品，必须将可用于此种薄膜的其他物质与淀粉合并使用，这是众所周知的。PE(聚乙烯)是制备具有所希望物理性质的薄膜的用得最广泛的合成聚合物。人们早期希望采用吹塑技术用含淀粉比例高(＞30%(w/w))的组合物制备PE薄膜，但未获成功。其原因是淀粉是一种很粗的物质，妨碍了薄膜的制备，(粒度20-150μm)。而且，在采用吹塑技术时，在一般的吹塑温度(170-200℃)下，淀粉颗粒和熔体物料以不同的速度运动，于是形成了带孔的易脆而易碎的薄膜材料。换言之，由于薄膜太厚，所以采用吹塑技术不可能制备这样的薄膜。早期还设法于淀粉颗粒周围引入化学键，促使合成聚合物混合。这样的薄膜如在专利文献US4，337，181，GB-1，487，050和GB-1，485，833中已有介绍。从理论上讲，这些公知的薄膜至少湿到一定程度，所以酶能降解它。而且它还是一种昂贵的技术，尽管酶能降解它，但还有下述缺点抗张强度差，必须制备成厚膜，薄膜不能拉伸。还设法在薄膜材料中加入其他活性基团，如双键。当此种材料含有双键时，它与氧和金属催化剂(如Fe3+)反应，形成活泼的过氧化物，-C-O-O-C-。这样，形成了游离氧原子和自由基，在其作用下两碳原子之间的链被降解并形成如羧基基团和断开的碳氢链。此现象已用于含有金属催化剂的薄膜(如EP-86310154.9)。当所用的薄膜材料含有羧基基团RCOOH时，它们可以被微生物的酶降解，其条件是这种薄膜材料应是在水中。换言之，将活性基团和催化剂加到所说的薄膜材料中，在一定条件下，由于它们的作用而获得生物可降解的RCOOH基团。制备这些材料仍是昂贵的。在US4337181中，介绍了将淀粉，乙烯、丙烯酸共聚物，还可和聚乙烯予以混合，并使用中和此共聚物部分酸性官能团的添加剂，然后吹塑为薄膜。该方法使得使用湿的淀粉成为可能，但需要昂贵的添加剂。根据EP0230143的记载，必须使用包含光敏性物质和乙烯/一氧化碳共聚物的光降解的物质促进光降解。光敏物质优选重金属的二硫代氨基甲酸盐或重金属二硫代膦酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备生物降解薄膜的方法，所说薄膜由合成聚合物和生物降解物质组成，其特征在于所说方法包括下述步骤：ａ）将含油量高的植物物料粉碎，干燥和粉碎为极细的分散形式；ｂ）在薄膜挤出机中将ａ）步获得的粉料与可能要用在此薄膜中的其他合适的添加剂 及与合成聚合物混合，制备最终薄膜。

【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：汉纳劳里索米内恩，
申请(专利权)人：生物信息公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]