含有无序结构淀粉的以聚合物为基料的混合组合物制造技术

一种能够形成具有显著尺寸稳定性的制品的物质组合物，该组合物包含ａ）无序结构淀粉；ｂ）至少一种选自乙烯吡咯烷酮的共聚物的化合物，该化合物的含量能增强所述制品的物理性质。此外，此组合物可以含有传统的添加剂和基本上不溶于水的疏水聚合物。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及聚合物组合物，该聚合物组合物能够通过加热和加压而形成尺寸稳定且增强了物理性质的制品，本专利技术也涉及用于制备这些组合物的预混合物。这些组合物和预混合物含有无序结构淀粉和这里所述的其它聚合物。已知存在于植物产品中的含有一定量水分的天然淀粉，可以在一个密闭容积中在高温，从而也在高压下进行处理而形成一个熔化物。这一过程通常在注塑机或挤压机中进行。淀粉通过料斗加入到一个旋转的、往复的螺杆上。进料沿螺杆向末端移动。在此过程中，通过围绕套筒外的外加热器或螺杆的剪切作用使进料的温度升高。从进料区开始并在压缩区继续，颗粒状进料逐渐熔融。然后经计量区(熔化物在此开始均质化)将其传送到螺杆的末端。螺杆末端的熔融物料可以进一步用注塑或挤压或任何其它已知的技术进行处理，从而将热塑性熔化物处理成成形制品。这一处理方法在欧洲专利申请84 300 940.8(公开号118 240)中有阐述，该专利在这里引用作参考。这种处理方法产生一种基本为无序结构的淀粉。如上述专利中所述，形成无序结构淀粉的原因是淀粉被加热到高于它的各组分的玻璃化转变温度和熔化温度。其结果是淀粉颗粒熔化，分子结构产生了无序化，由此得到了基本为无序结构的淀粉。“无序结构淀粉”这一名词定义为通过这种热塑性熔化物形成作用得到的淀粉。可提供参考的还有欧洲专利申请88810455.1(公开号298，920)、88810548.3(公开号304，401)和89810046.6(公开号326，517)，在这些申请中进一步阐述了无序结构淀粉、其制造方法和用途。这些申请也在这里列为参考。本专利技术中所用的无序结构淀粉最好已经加热到足够高的温度和足够长的时间，以致在用差示扫描量热法(DSC)进行特定的吸热转变分析时，表明就在氧化和热降解之前，一个特定的比较窄的峰消失了，正如上述欧洲专利申请89810046.6(公开号326，517)中所阐述的。无序结构淀粉是一种新的有用物料，可有许多用途。生物降解性是它的一个重要性质。但是，在湿空气中，无序结构淀粉会从空气中吸收水分，从而增加它的水分含量。其结果是，由无序结构淀粉制成的成形制品，在这样的条件下会失去它的尺寸稳定性。另一方面，这类制品在低湿度下会干透和变脆。热塑性淀粉具有一组独特的性质，这些性质很有用，但如果要求一种较软的、更有弹性的或更硬的、更坚韧的聚合物时，这些性质会限制它的应用。所述的热塑性淀粉可以挤压或模塑成许多有用的形状和外形。但是，像含水量、温度和压力这样一些加工参数是关键性的，必须严格控制以获得质量可重现的产品。这在许多应用中是另一个不利因素。为克服这些潜在的局限性，可以增加在宽湿度范围内的尺寸稳定性;增加韧性(以断裂能测定);增加弹性(以伸长度测定);增加聚合物刚度(以杨氏模量测定)和增加硬度。扩大加工宽容度可增加形状和复合物的品种和降低严格控制的要求。因此，它也可用来改进熔化物强度的控制，例如，增加对挤压、注射成型、薄膜吹制和纤维拉伸等的加工宽容度，它也可用来控制对其它基质的表面胶粘和粘附。普通的热塑性物料是疏水的、基本上不溶于水的聚合物，这些聚合物通常是在没有水和挥发物的情况下进行加工的。淀粉则与此相反，是在有水的情况下形成一种熔化物，但是在高温下即240℃左右会分解。因此，预计这样一种淀粉熔化物不能同疏水的、基本上不溶于水的聚合物一起用作热塑性组分，这不但是因为如上所述在有水存在的情况下淀粉形成一种熔化物，而且也因为它具有的化学结构和亲水性质。现已发现，当淀粉像前面所述那样，在合适的湿度和温度条件下于一个密闭容积中加热而形成一种无序结构淀粉的熔化物时，这种淀粉同由疏水的、基本上不溶于水的热塑性聚合物形成的熔化物一起加工时，基本上是可以相容的;这二种类型的熔融物料的性质呈现出有趣的结合，特别是在熔化物固化之后。一个非常重要的方面是，当这种无序结构淀粉同这样的疏水热塑性物料混合时会具有出乎意料的改进的尺寸稳定性。这类聚合物组合物在共同未决的欧洲专利申请89810078.9(公开号327，505)中有阐述，这里引用作为参考。虽然由这些组合物制成的制品比单独用无序结构淀粉制成的制品具有更好的尺寸稳定性，但是，其中阐述的组合物的物理性质仍不能达到某些最终用途所要求的那样优良。具体地说，用无序结构淀粉组合物制成的制品要保持足够的强度和尺寸稳定性，以便完成它们所要求的功能，同时在丢弃后仍应是可被生物降解的。现已发现，如同这里所述，用这类无序结构淀粉同特殊的疏水热塑性物料混合制成的制品，能出人意料地提高它们的熔化物的全部或部分物理性质和行为，从而克服了以上所述的一些局限性。此外，还令人惊奇地发现，许多这里阐述的混合物比未经混合的无序结构淀粉在湿空气中呈现出显著改进的尺寸稳定性，同时，当和液态水接触时又保持了令人惊奇的高度崩解作用，结果导致了高度的生物降解性。为了达到这些性质，已经发现聚合物组合物应包含a)无序结构淀粉;b)至少一种选自乙烯吡咯烷酮共聚物的化合物(这里称作“组分b)”);还可以有c)一种不同于组分b)的基本上不溶于水的聚合物。一方面，本专利技术涉及一种包含无序结构淀粉和组分b)的组合物。这一组合物本身可用来制作成品制品，但它主要是作为一种预混合物，用来同基本上不溶于水的聚合物相结合。第二方面，本专利技术包括由无序结构淀粉、组分b)和至少一种基本上不溶于水的聚合物(组分c))组成的三元组合物。这些组合物的形式可以是这些组分的粉状混合物、熔化物或固态物。本专利技术也包括制作和使用上述组合物和用组合物制成的成形制品的方法。本专利技术的第一方面的组合物包含a)无序结构淀粉;b)至少一种选自乙烯吡咯烷酮的共聚物的化合物。这些共聚物组合物还可以含有一些添加剂。具体地说，本专利技术的第一方面是一种能形成制品的聚合物组合物，该制品具有很大的尺寸稳定性，所述组合物包含a)无序结构淀粉;b)至少一种选自乙烯吡咯烷酮共聚物的化合物;该共聚物的含量应能提高所述制品的物理性质(这一含量有时在这里称作组分b)的“有效量”)。最好此共聚物组合物另外还含有至少一种组分c)c)一种基本上不溶于水的热塑性聚合物，该聚合物不属于这里定义为组分b)的那些化合物之内。本专利技术包括所述的聚合物组合物，其形式可以是它们的各组分的粉状混合物、熔化物，或固化形式。如这里所述选择组分b)时，应使其同淀粉基本上相容，同时促进组分c)同淀粉和组分b)的结合物的相容性。本专利技术还涉及一种生产所述聚合物组合物(熔融态的或固态的)的方法，以及一种用所述的聚合物组合物生产成形制品的方法，还涉及由此制成的成形制品。本专利技术的聚合物组合物的制备方法是把无序结构淀粉、组分b)和可有可无的组分c)以及所有其他添加剂一同混和。然后将此混合物在一密闭容积中加热到高温直至形成一种均匀的熔化物，可由此熔化物制成成形制品。本专利技术的另一个生产聚合物组合物的方法包含在一密闭容积中在高温和高压下加热需要无序结构化的淀粉足够长的时间，使淀粉无序结构化并形成一种熔化物;在淀粉的无序结构化过程之前、之中或之后加入组分b)和其它聚合物和(或)添加剂;继续加热此混合物，直至得到一种均匀的熔化物。最好将组分b)，如需要时还有组分c)和其它添加剂，同淀粉结合在一起，此结合物形成一种熔化物。该结合物中的淀粉可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够形成具有显著尺寸稳定性的制品的物质组合物，该组合物包含：ａ）无序结构淀粉；ｂ）至少一种选自乙烯吡咯烷酮的共聚物的化合物；所述化合物的含量能增强所述制品的物理性质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：让皮埃尔萨凯托，约翰内斯雷姆，
申请(专利权)人：沃纳兰伯特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]