[发明专利]可变形性高的生物可降解聚合物组合物

说明书

技术领域

本发明涉及基于生物可降解聚合物的组合物，所述组合物具有改善的性能。所述组合物基于聚羟基丁酸酯和聚乳酸的聚合物共混物，以合适的增塑剂塑化，添加增韧的增容剂(flexibilizing compatibilizer)，所述组合物的特点是具有改善的性能，尤其是高韧性并适用于包装的生产。

背景技术

在过去的二十年中，观察到对来自可再生资源的聚合物兴趣增加，尤其是因为这些聚合物对于在农业和在包装中的应用而言是生态友好型的，而且也关系到有限的原油资源。在应用有所增加的这些聚合物中，聚乳酸(polylactic acid(PLA))或聚交酯(polylactide)特别受关注，因为聚乳酸是由农业产品产生的并且易于生物降解。丙交酯(1actide)是由丁酸制备的环状二聚体，其通过各种来源的淀粉或糖的发酵而产生(L. Yu等／Prog.Polym.Sci.31，576-602；2006)。已知晓PLA多年，但仅在最近用于生产该单体的技术工艺才达到了从经济的角度来看也可接受的阶段。这种进步已引起了生物可降解塑料应用的急剧发展(Y.Tokiwa等，Int.J.Mo1.Sci.，10，3722-3742；2009)。

多种微生物产生特别的一组天然聚酯，这些微生物利用聚酯作为碳源和能量的来源。上世纪初科学文献中已描述了聚-β-羟基丁酸酯(PHB)，认为其更多的是一种奇特的物质而非真正有用的聚合物。对塑料应用的生态方面的忧虑增加导致了对PHB的大量研究以及其后的商业化。用β-羟基丁酸酯与β-羟基戊酸酯共聚来进行处理PHB的脆性，其是关于物理性能的主要缺点(Holmes等／EP0052459；1982)。通常用标准的加工设备来加工PHB，但是有限的商业应用与某些技术问题有关。从这个角度来看，热稳定性低和结晶动力学慢似乎是最重要的因素。另外一个限制性现象是该聚合物的价格相当高。

科学文献和专利中描述了多种生物可降解材料及其加工工艺。最终的材料通常代表聚合物成分的共混物(blends)，所述共混物根据成分的分布、它们的分散以及各成分之间的相互作用而具有合适的形态。聚合物共混物是两种或多种聚合物的物理或机械混合物，其中不同聚合物的大分子链之间或者仅存在次级分子间相互作用，或者不同聚合物的链仅部分共交联(cocrosslinked)。通常聚合物共混物在汽车或电气-电子工业中用作工程塑料。大多数情况下聚合物共混物由常规聚合物形成。基于天然聚合物的共混物往往会使原始成分的特定极限性能得到改善。共混的目的是扩展来自可再生天然资源的聚合物的应用以得到具有较高附加值的产品(有多种生物材料应用于药品)，而目标是在包装、尤其是用于营养品的特殊包装中的大容量应用。

上文提及的两种聚合物，PHB和PLA，均具有较高的强度和刚性(stiffness)。它们易于用标准的塑料技术进行加工，但是广泛应用由于某些极限性能以及加工参数而受到限制。其中，热稳定性低和结晶慢是这些聚合物需要准确调整其加工条件的原因。而且，PHB的高价格是限制大容量应用的另一因素。关于机械性能，必须提到极限形变低使得两种聚合物的脆性相当高、韧性(toughness)相当低。