[发明专利]可生物降解材料和其生产方法

说明书

本申请是中国发明专利申请(申请日：2004年10月20日；申请号： 200480030736.8(国际申请号：PCT/JP2004/015482)；发明名称：可生物降解材料 和其生产方法)的分案申请。

发明领域

本发明涉及一种可生物降解材料和生产该可可生物降解材料的方法。本发明 更特别涉及由耐热性、构型保持性能(即高硬度)、强度和可模塑性优良的合成 可生物降解聚合物材料制成的可生物降解材料，和具有高耐热因子并可用作了热 收缩材料的可生物降解材料，以及生产该可生物降解材料的方法。

背景技术

很多类产品如薄膜、容器、可热收缩材料等通过模塑石油合成聚合物材料 形成。但在使用后通过将其燃烧丢弃废弃物时出现问题。即已出现如下社会问题： 因产品燃烧时产生的热和废气导致的全球变暖；在它们燃烧后的燃烧气体和残余 物中所含的有毒物质对食物和身体的影响；和如何确保丢弃或填埋废物的场所安 全。

对于这些问题，已将注意力集中到以淀粉和聚乳酸为代表的可生物降解聚 合物作为解决丢弃石油合成聚合物问题的材料。可生物降解聚合物比石油合成聚 合物产生更少量的热(当该可生物降解聚合物燃烧时)并在自然环境中保持分解 和再合成的循环，如此不能对全球环境(包括生态系统)造成不良影响。总而言 之，具有强度和可加工性特征相当于石油合成聚合物的脂族聚酯树脂是近年来被 关注的材料。

特别是，聚乳酸由源于植物的淀粉制备。近年来因降低规模化生产造成的 成本，聚乳酸越来越变得比其它可生物降解聚合物低廉。因此目前在对其应用进 行研究。

由于聚乳酸就其特征而言具有等同于通用石油合成聚合物的可加工性和强 度，因此聚乳酸是与石油合成聚合物的替代材料接近的可生物降解树脂。此外， 由于聚乳酸具有相当于丙烯酸树脂的透明度，因此，预期聚乳酸将被用作其替代 物。同时，由于聚乳酸具有高杨氏模量和高构型保持性能(即高硬度)，因此预期 聚乳酸被用作ABS树脂的替代物，该ABS树脂用作电器外壳并用于各种用途 中。

然而，聚乳酸在接近60℃的相对低温度下具有玻璃转化点。杨氏模量模量 在60℃附近快速降低到这样的程度：玻璃板突然变为由乙烯基树脂构成的桌布。 因此聚乳酸具有致命的缺陷：即聚乳酸难以保持其在低温下具有的形状。

直至达到熔点160℃时才熔化的聚乳酸的结晶部分为不显示大块(mass)的晶 体。聚乳酸不这样结构化，以至于在正常结晶部分支持整个强度。这是杨氏模量 快速降低的原因。杨氏模量快速变化在玻璃转化点附近出现，在该点非结晶部分 快速运动。因此杨氏模量的快速变化主要归因于这样的事实：非结晶部分在不低 于60℃的温度下几乎丧失其分子内相互作用。

已经知道，为改进耐热性，将材料用放射线照射以向其中引入交联结构。 例如，已经知道，耐热聚乙烯通过用约100kGy的放射性射线照射用作通用树脂 的在100℃附近熔化的聚乙烯获得。还知道，当活性多官能单体加入由容易分解 的聚合物材料构成的材料和具有低交联效率的材料中时，通过向其照射放射性射 线可促进交联。

在将多官能聚合物加入可生物降解聚合物时，通常将多官能单体以浓度不 低于总重的5wt％的高浓度加入其中。当其中已以高浓度加入多官能单体的可生 物降解材料用放射性射线照射时，难以使其100％反应，并因此残留未反应的单 体。如此出现的问题是：交联效率低，该可生物降解材料容易因加热变形并且降 低耐热性。

通常，将不低于99％的可生物降解材料归类为通过微生物作用分解的材料。 因此，当将使用多官能单体的交联技术用于可生物降解材料时，该可生物降解材 料仍然不属于可生物降解材料类，这取决于多官能单体的浓度。

考虑到改进可生物降解聚合物的耐热性，已经知道，当用放射性射线照射 时聚乳酸仅分解，因此不能获得有效的交联。

作为医用可生物降解材料，在日本专利申请特开No.2002-114921(专利文献 1)和日本专利申请特开No.2003-695(专利文献2)中，公开了放射性射线照射并非 用于改进耐热性，而是用于消毒。

换言之，该专利文献1中提供一种组合物，其中通过加热可生物降解聚合 物模塑并通过放射线进行消毒后重均分子量的降低，通过将多官能单体如三烯丙 基异氰尿酸酯加入可生物降解聚合物中被抑制至不超过初始重均分子量的30％。