可生物降解的包装膜制造技术

提供了一种可生物降解的包装膜。该膜由共混物形成，所述共混物包含热塑性淀粉和聚乳酸。淀粉是一种较廉价的可再生和可生物降解的天然聚合物。聚乳酸也是一种较廉价的可再生和可生物降解的合成聚合物，同时还能为膜提供更高的拉伸强度。虽然聚乳酸能提供良好的可生物降解能力／再生能力以及更高的拉伸强度，但它具有较高的刚性，故产生的膜具有较高的刚度（如高的弹性模量）和低延展性。而热塑性淀粉虽比聚乳酸延展性更高，但它难以在成膜工艺中进行熔融操作，并且对水份和水蒸汽非常敏感，这就降低了其独立用作包装膜的能力。在为了消除上述聚合物的影响而做出的努力中，本发明专利技术的共混物中还使用了脂肪族－芳香族共聚酯。此种共聚酯不但是可生物降解的，它们还具有熔融特性和能使它们良好地用于成膜过程中的延展性。虽然上述聚合物的结合可以在可生物降解能力／再生能力、高拉伸强度和良好的延展性（如高的最大延伸率）之间实现良好的平衡，但要得到包装膜所需要的一系列恰当机械性能仍是非常困难的。因此，所述共混物中还含有填料。由于填料自身具有刚性，故可以方便地通过调整填料的用量来与共混物完美地协调，从而获得理想程度的延展性（如最大延伸率）和刚度（如弹性模量）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可生物降解的包装膜
技术介绍
包装膜(例如在食品工业中使用的包装膜)通常由例如聚氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯和聚乙烯醇的合成聚合物形成。这些膜的劣势之一在于这些聚合物不能生物降解。由于其低环境安全性和高处理成本，已做出了各种尝试以较廉价的可生物降解和可再生的材料来取代上述材料，如淀粉和聚乳酸。但遗憾的是，对这些材料进行加工远比加工合成聚合物要复杂得多。例如，淀粉和聚乳酸是刚性很强的聚合物，通常得到的膜刚性较高，难以对其进行加工和用于包装领域中。因此，需要一种可生物降解且具有良好的柔韧性和机械特性的包装膜。专利技术概述根据本专利技术的一种实施方式，公开了一种可生物降解的包装膜。该膜包含共混物， 所述共混物含有含量约为该共混物的10-60重量％的至少一种热塑性淀粉、含量约为该共混物的1-30重量％的至少一种聚乳酸、含量约为该共混物的20-70重量％的至少一种脂肪族-芳香族共聚酯，以及含量约为该共混物的1-25重量％的至少一种填料。脂肪族-芳香族共聚酯和热塑性淀粉的总重量百分数与聚乳酸和填料的总重量百分数的比值为约1至约10。下面将对本专利技术的其它特征和其它方面进行更详细的描述。附图的简要说明在说明书的其余部分，将从本领域普通技术人员的角度出发，结合附图对本专利技术充分和可实施的公开内容(包括其最佳实施方式)进行更具体的阐述，附图包括附图说明图1为形成本专利技术包装膜的方法的一种实施方式的示意图。本说明书和附图中重复使用的附图标记用于表示本专利技术中相同或相似的特征或元素。专利技术详述本文使用的术语“可生物降解的”，指的是能在天然产生的微生物(如细菌、真菌和藻类)、环境热、水分或其它环境因素的作用下发生降解的物质。必要时，可以根据ASTM 测试法5338. 92来测定生物降解能力的程度。详细描述下面将对本专利技术的各种实施方式进行描述，将其中的一个或多个实施例列于下文。提供的各个实施例是用于阐释本专利技术，而非限制本专利技术。事实上，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在不背离本专利技术范围和精神下对本专利技术做出各种修改和变更。例如， 作为一种实施方式的一部分阐明或描述的特征，可以应用于另一种实施方式，而得到又一种实施方式。因此，本专利技术旨在包含这些属于随附的权利要求及其等同含义范围内的修改和变更。总体而言，本专利技术的目的在于提供一种可生物降解的膜，该膜广泛地用于包装物品，如食品、药品、服装、垃圾、吸收制品(如尿布)、组织产品等。所述膜是由含有热塑性淀粉和聚乳酸的共混物形成的。淀粉是一种较廉价且可再生和可生物降解的天然聚合物。同样地，聚乳酸也是一种廉价的可生物降解且可再生的合成聚合物，此外它还能为膜提供更高的拉伸强度。虽然聚乳酸提供了可生物降解能力/再生能力与更高的拉伸强度的良好结合，但它具有较高的刚性，故产生的膜具有较高的刚度(如高的弹性模量)和低延展性。而热塑性淀粉虽比聚乳酸延展性更高，但它难以在成膜工艺中进行熔融操作，并对水份和水蒸气非常敏感，这就降低了其用作独立包装膜的能力。在为了消除所述聚合物的上述影响而做出的努力中，本专利技术的共混物中还使用了脂肪族-芳香族共聚酯。此种共聚酯不但是可生物降解的，它们还具有熔融特性和使它们能良好地用于成膜过程中的延展性。虽然上述聚合物的组合可以在可生物降解能力/再生能力、高拉伸强度和良好的延展性(如高的最大延伸率(peak elongation))之间实现良好的平衡，但要得到包装膜所需要的一系列恰当机械性能仍是非常困难的。因此，所述共混物中还含有填料。由于填料自身具有刚性，故可以方便地通过调整填料的用量来与共混物完美地协调，从而获得期望程度的延展性(如最大延伸率)和刚度(如弹性模量)。本专利技术的专利技术人考虑了以上全部因素后，发现合适用量的热塑性淀粉、聚乳酸、脂肪族-芳香族共聚物和填料能共同作用，获得形成可生物降解包装膜所需的可生物降解能力/再生能力以及优异的热性能和机械性能的协同组合。因此，本专利技术的共混物含有至少一种含量约为所述共混物10重量％至约60重量％的热塑性淀粉(一些实施方式中为共混物的约15重量％至约55重量％，另一些实施方式中为约20重量％至约50重量％ )；至少一种含量约为所述共混物1重量％至约30重量％的聚乳酸(在一些实施方式中为约2重量％至约25重量％，另一些实施方式中为约5重量％至约25重量％ )；至少一种含量约为所述共混物20重量％至约70重量％的脂肪族-芳香族共聚酯(一些实施方式中为约25 重量％至约65重量％，另一些实施方式中为约30重量％至约60重量％ )；以及至少一种含量约为所述共混物1重量％至约25重量％的填料(在一些实施方式中为约5重量％至约20重量％，另一些实施方式中为约8重量％至约15重量％ )。还可以在上述重量百分数的范围内控制延展性组分(如脂肪族-芳香族共聚酯和热塑性淀粉)相对于刚性组分(如聚乳酸和填料)的比例，以增强膜的可生物降解能力/ 再生能力和热性能与机械性能之间的平衡。换而言之，延展性/刚性组分的比值下降会使弹性模量增大而最大延伸率减小。相反，延展性/刚性组分的比值增加则能使弹性模量减小而最大延伸率增加。因此，本专利技术的专利技术人发现，将脂肪族-芳香族共聚酯和热塑性淀粉的总重量百分数与聚乳酸和填料的总重量百分数的比值控制在约1至约10 (在一些实施方式中为约1. 5至约8，在另一些实施方式中为约2至约6)的范围内时，能在延展性和刚性之间获得最佳平衡。下文将对本专利技术的各种实施方式进行更详细的描述。I.膜的组分A.热塑性淀粉淀粉是一种包括直链淀粉和支链淀粉的天然聚合物。直链淀粉是分子量为 100000-500000的线性聚合物，而支链淀粉是分子量高达数百万的高度支化的聚合物。尽管在许多植物中都能产生淀粉，但其最主要的来源包括谷物，如玉米、糯玉米、小麦、高粱、大米和糯米；块茎类，如马铃薯；根类，如木薯(即木番薯(cassava)和树薯(manioc))、甜薯和竹芋根(arrowroot)；以及西谷椰子(sago palm)瓤。一般说来，任何天然(未改性的) 和/或改性淀粉均可用于本专利技术。例如，通常可以使用通过本领域公知的方法(例如，酯化作用、醚化作用、氧化作用、酸水解、酶水解等)进行化学改性的改性淀粉。淀粉醚和/或淀粉酯是特别理想的，例如羟烷基淀粉、羧甲基淀粉等。羟烷基淀粉中的羟烷基可以含有例如2-10个碳原子，在一些实施方式中为2-6个碳原子，另一些实施方式中为2-4个碳原子。 典型的羟烷基淀粉包括例如羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、羟基丁基淀粉以及它们的衍生物。举例来说，可以使用多种酐(如醋酸酐、丙酸酐、丁酸酐等)、有机酸或其它酯化试剂制备淀粉酯。酯化作用的程度可以根据需要而改变，例如淀粉中每糖苷单元含有1-3个酯基。无论是天然淀粉或改性淀粉，都可以含有不同百分数的直链和支链、不同大小的淀粉颗粒以及不同聚重的直链和支链。高直链淀粉含有超过50重量％的直链，而低直链淀粉含有少于50重量％的直链。尽管不是必需的，但直链含量为约10重量％至40重量％ (一些实施方式中为约15重量％至35重量％)的低直链淀粉特别适用于本专利技术中。这种低直链淀粉的实例包括玉米淀粉和马铃薯淀粉，这二者均含有接近20重量％的直链。所述低直链淀粉的数均分子量(“Mn”)通常为约50000至约1000000克/摩本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可生物降解的包装膜，其中，该膜包含共混物，所述共混物含有：至少一种热塑性淀粉，含量约为该共混物的１０－６０重量％，如约为该共混物的２０－５０重量％；至少一种聚乳酸，含量约为该共混物的１－３０重量％，如约为该共混物的５－２５重量％；至少一种脂肪族－芳香族共聚酯，含量约为该共混物的２０－７０重量％，如约为该共混物的３０－６０重量％；以及至少一种填料，含量约为该共混物的１－２５重量％，如约为该共混物的８－１５重量％，其中，所述脂肪族－芳香族共聚酯和热塑性淀粉的总重量百分数与聚乳酸和填料的总重量百分数的比值约为１－１０，如约为２－６。

【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：萨拉·A·芬克，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：US