[发明专利]包含淀粉的水稳定组合物和制品及其制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及包含淀粉的热塑性聚合物组合物以及由此制成的制品。组合物和制品为水稳定的或可以变为水稳定的。本发明也涉及制造水稳定热塑性聚合物组合物和制品的方法。

发明背景

热塑性聚合物可用于多种塑料制品，这些制品包括但不限于薄膜、薄片、粘合剂、粘结剂、层压体、涂层、纤维、泡沫、模制的制品等等。通常，塑料制品具有较短的使用周期，如在包装、农业、家庭用品和个人护理产品领域中那样。例如，在食品包装中，塑料制品通常充当保护剂的角色，并且在食品吃完之后被很快丢掉。同样，塑料家庭制品(例如洗涤剂瓶)和塑料个人护理产品(例如尿布和棉塞施用装置)也在使用后丢弃。

通常，塑料制品由包括但不限于聚烯烃的石油基热塑性聚合物制成。然而，由于石油供应的中断和渐增的费用，石油基热塑性聚合物的使用正变得越来越不实际。此外，石油基塑料原料(通常是不可生物降解的)在使用之后通常变成将被丢弃到正在迅速消失的日益昂贵的垃圾掩埋场中的固体垃圾。

热塑性淀粉(TPS)已经被看作石油基聚合物的替代品。使用TPS是有利的，因为淀粉是天然丰富并且相对便宜。此外，TPS具有通常不能在常规的石油基聚合物中观察到的期望的特性，这些特性包括但不限于可生物降解性、天然亲水性和对于传统上与石油基聚合物不相容的材料的相容性。

为了使淀粉变为热塑性的用于加工，通常将其与一种或多种增塑剂和/或其它加工助剂结合起来。和许多石油基聚合物一样，可以使用包括但不限于熔体纺丝和其它熔融挤出技术的常规方式来加工TPS。然而，与许多石油基聚合物不同的是，TPS对水分敏感。在暴露于水时，TPS会在几小时内部分或甚至完全碎裂。这种对水分的敏感性会限制其中可以利用TPS的应用。为克服TPS对水的敏感性而提出的一种解决办法是将其与包括但不限于聚烯烃的石油基聚合物混合起来。然而，向TPS中加入石油基聚合物会产生如上述那些缺点。

继续存在对由丰富的低成本淀粉制成的水稳定热塑性聚合物组合物的需要。热塑性聚合物组合物将有利地在不需要使用包括但不限于石油产品等添加剂的条件下为水稳定的。

还继续存在对包含TPS组合物的水稳定塑料制品(可任选地为可生物降解的)的需要。此类制品在不需要使用包括但不限于石油基产品等添加剂的条件下为水稳定的也将为有利的。

也希望提供可以被转化成水稳定热塑性聚合物组合物的淀粉组合物。由此类组合物制成的塑料制品可以在加工期间或之后变为水稳定的。此外，希望以容易制造、装运、加工、以及它们的组合的形式提供淀粉组合物和/或它们的组分。

发明概述

在一些实施方案中，本发明涉及水稳定热塑性聚合物组合物。该热塑性聚合物组合物包含变性的淀粉和由包含多元醇和甘油三酯的反应混合物形成的酯交换反应产物。在一些实施方案中，组合物包含变性的淀粉和多元醇与一种化合物的反应产物，其中反应产物为酯交换反应产物、酯缩合反应产物、以及它们的组合。

可以由所公开的水稳定热塑性聚合物组合物制成的塑料制品包括但不限于模制的制品、挤出的制品、以及它们的组合。具体的实施例包括个人卫生制品、吸收制品和包装。

在一些实施方案中，本发明涉及可以被转化成水稳定热塑性聚合物组合物的淀粉组合物。这些组合物包含淀粉(在加入组合物中之前和/或就地变性)、多元醇、甘油三酯和任选的酸。公开了可以使淀粉组合物变为水稳定的方法。可以任何适当的次序来进行该方法的各步骤。这些方法包括在多元醇和甘油三酯之间诱发酯交换反应和/或在多元醇和酸之间诱发酯缩合反应。在一些实施方案中，通过加热来诱发反应。

这些和其它实施方案、方面和优点均包括在本发明内，并且参考以下说明和附加的权利要求将变得更好理解。

发明详述

除非另外指明，本文所用的所有百分比、比率和比例均按所述组合物的重量百分比计。除非另外特别指出，所有的平均值均按所述组合物或其组分的重量计。除非另外指明，聚合物的“平均分子量”或“分子量”是指重均分子量。除非另外指明，通过凝胶渗透色谱法测定重均分子量。

如本文所用，“共聚物”是指包括共聚物、三元共聚物和其它多单体聚合物。

如本文所用，“反应物”是指在化学反应开始时存在的化学物质。

除非另外指明，如本文所用，“混合物”是指限定族群的组分中的任何组分的两种或更多种的混合物。