[发明专利]生质塑胶材料及其制造方法与复合塑胶材料

说明书

技术领域

本发明是有关于一种生质塑胶材料(bio-based plastic material)及其制造方法，特别是指一种利用改质淀粉形成生质塑胶材料及其制造方法。本发明亦有关于含有所述生质塑胶材料的复合塑胶材料。

背景技术

全球塑胶材料的年生产量高达1亿5000万公吨，占民生用品或是工业材料三分之一以上的重要比例。传统塑胶材料制品因其主要仰赖石化原料来源，过程中产生大量温室气体，造成日益严重的全球气候变化问题。此外，塑胶材料废弃物的处理不当会造成多重的环境污染。为了解决全球气候变化与环境污染问题，以节能减碳为首要目标的绿色材料所制成的低碳环保产品已经受到广大消费者的认同。因此在此一绿色材料革命的趋势下，相关产品制造商责无旁贷必须积极为塑胶材料寻找更为环境友好的替代品。

另一方面，传统塑胶材料制品因为价格相对便宜，但由于使用周期短，处理大量废弃的塑胶材料制品需付出极高的环境与成本代价，包括焚化所产生的毒气危害、掩埋于环境中不会劣化、再生利用需要完整的同收体系配合且重制成本等。从整体经济而论，根据台湾地区工业技术研究院能源与环境研究所所发表的“绿色化学：生态材料开发与应用”一文中指出，我国塑胶产业现处在环保、法规、原油短缺及原物料价格飙涨等各种因素下而面临着极为严峻的考验，因此产业界更应积极开发出具永续发展基础的生态材料技术如环保绿色塑胶，以替代传统消耗性的石化原料塑胶。

目前的环保绿色塑胶大致可以分成两大类：(1)减碳塑胶：以无毒低碳的无机盐取代部份高碳排放的石化原料塑胶，其关键技术是在于有机高分子与无机盐的混炼兼容性；以及(2)广义的生物塑胶(bioplastics)：依据欧洲生物塑胶协会(European Bioplastics Association)的分类，其又可分为可在自然界被分解的生物降解型塑胶(biodegradable plastics)与以生物材料为主要来源的生质塑胶(bio-based plastics)两类。

由于生物塑胶的原料大多取自于植物，其次才是取自于动物，前者构成分子是由植物行光合作用而来，而后者构成分子则是参与生态圈中食物链过程中产生，两者同时具有可再生及低碳排放的环保特征，不似石化原料塑胶的来源需历经石油的裂解与高分子聚合物的合成，其过程极为耗能而且会产生大量的二氧化碳。所以，生物塑胶材料生命周期中的二氧化碳总量会较石化原料所产生的总量减少，对于地球整体二氧化碳减量具有实质贡献。

在传统塑胶产业中，由于成本与加工性的考虑，对于新型塑胶材料的开发上多使用熔融掺合(melting blend)技术，一般业界俗称热熔混炼或混炼等，用以混合不同高分子材料使其于熔融态下均匀混和，以达到设定的性能。但是由于此一技术在于高分子于熔融态下分子分布尺度的限制与兼容性的差异，会有其极限存在。为了突破此一极限，技术人员开始思索其它用以开发新型塑胶材料的可能技术，于是在熔融掺合的基础下，透过添加剂的使用来克服分子分布尺度的限制与兼容性问题，其目的上不外乎增加高分子间的兼容性与整体的加工性，虽然此一做法在部分性能上有所突破，但是仍旧因为一般塑胶材料中的高分子聚合物本身性能上的限制而有所局限。再者，大部分生物塑胶的原料并不适合以熔融掺合的方式进行加工，容易导致分子劣解等问题，因而传统塑胶材料的制造技术并不适用于开发新型生物塑胶材料。

依据前段所提及的局限，所属技术领域对于不同新型生物塑胶材料仍有其需求，且需要适用于制造新型生物塑胶材料的新颖工艺，并且同时符合友善环境的环保世界潮流，又兼顾成本降低和加工简便而可应用于生产新型生物塑胶材料的相关技术。

发明内容

有鉴于现有技术缺乏一种可取代传统塑胶材料的生物塑胶材料，且现有技术的方法并不适用于制作生物塑胶材料，本发明的目的是提供一种适用于制作生物塑胶材料的方法，以及一种可取代传统塑胶材料对环境友善的生物塑胶材料。

因此，在一方面，本发明提供一种生质塑胶材料，其包含：一改质淀粉，其是由一淀粉起始物经过物理或化学方式修饰而成；一脂肪族高分子醇类(aliphatic polymeric alcohol)。

依据本发明的具体实施方案，优选地，上述生质塑胶材料还包括一添加剂。

依据本发明的具体实施方案，该淀粉起始物可以是主要由植物性聚醣所构成的。较佳的，该淀粉起始物包含选自于由下列所构成的群组中的至少一种：树薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉以及豆科植物淀粉等。