[发明专利]全生分解性淀粉树脂及其制法与薄膜制品及用以制备该淀粉树脂的树脂组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物可分解性淀粉树脂，特别是涉及一种利用生 化修饰淀粉所形成的全生分解性淀粉树脂及其制造方法，及用以制备 该淀粉树脂的树脂组合物与使用该淀粉树脂制成的薄膜制品。

背景技术

现在广泛应用于日常生活用品的塑料材料通常不能自然分解，且 燃烧后容易产生有毒物质，使得塑料废弃物形成严重的环保问题，尤 其是塑料袋用过即丢的便利性，更造成主要的塑料污染源之一。

为了解决日益严重的环保问题，生物可分解性塑料材料陆续被开 发出来。其中，应用淀粉形成的生物可分解塑料，因为其淀粉原料取 得容易，与成分均为合成高分子材料的生物可分解塑料相较，具有较 为低廉的成本。

由于生物可分解塑料必须具备一定的机械强度才能成型为可使 用的物品，所以目前应用淀粉形成的生物分解塑料，大部分是由淀粉 与合成的高分子材料混炼而成。然而，淀粉虽为天然的高分子材料， 但因其是由直链淀粉(amylose)与支链淀粉(amylopectin)组成的大分 子量碳水化合物，若直接与合成高分子材料以一般挤压机加工程序混 炼，会因为淀粉分子维持大分子的形态而产生立体空间障碍，导致淀 粉与合成高分子材料的混炼效果不佳，所制成的淀粉树脂无法获得具 实用性的韧性。

为提高淀粉与合成高分子材料的兼容性，已有提出利用化学处理 将淀粉加以改性而形成化学修饰淀粉者，例如，以接枝聚合反应形成 化学修饰淀粉，再将其与合成高分子材料进行混炼，则所形成的生物 可分解塑料的机械性质将可获得改善。然而，化学修饰淀粉除了需要 先进行步骤繁琐的化学处理程序而增加生产成本之外，还有化学药剂 残留以及所形成的淀粉树脂的微生物分解速率降低的缺点。

鉴于前述问题，台湾专利案第552290号揭示一种利用淀粉水解 酵素使淀粉分子进行部分水解反应，并使水解产物与聚乙烯醇(PVA) 和塑化剂或性质改善剂掺合混炼，形成淀粉混炼塑料组合物。该案所 提供的淀粉混炼塑料组合物虽具有极佳的生物分解性，只是根据该案 说明书教示的内容，其所制成的淀粉混炼塑料组合物的韧性不足，所 以只能制成发泡材与板材，在吹制成膜的应用上恐有不足。但是，塑 料袋是造成环境污染的主要来源之一，所以如何获得可形成薄膜制品 的完全生物可分解塑料原料，仍有很大的改进空间。

发明内容

发明人等经由实验发现，前述台湾专利案第552290号所揭示的 以聚乙烯醇与淀粉所形成的淀粉树脂，因为聚乙烯醇为亲水性的高分 子，所形成的树脂粒含水量高，制膜时容易产生破洞，所以不能吹制 成膜。此外，由于该制法先使淀粉与水混合而导致淀粉团聚，造成淀 粉水解酵素不能充分与淀粉分子接触，不但降低淀粉水解效果，也造 成所形成的淀粉树脂机械性质不佳，含水率过高无法制成薄膜。

为了解决前述问题，发明人等改用疏水性的全生分解性聚酯来制 备淀粉树脂，并且利用较为简便迅速的制备步骤，以使淀粉水解酵素 能够在大量生产过程中保持预定的活性，而且能够均匀地分散于淀粉 起始物之间，确保淀粉水解酵素能与淀粉起始物充分反应，将大分子 量的淀粉起始物水解成小分子量的醣类。

在以下说明中，淀粉起始物与淀粉水解酵素反应后的产物表示为 “生化修饰淀粉”。另外，说明书中所述“全生分解性”材料，是指 可符合欧盟可堆肥标准(EN13432 of September 2000)的生物可分解 性材料。

本发明的制法主要是预先将参与混炼的原料区分为粉体类材料 (例如淀粉起始物、改善剂等)、全生分解性聚粒及液体类材料(例 如淀粉分解酵素、水、塑化剂等)，并将各类材料分别先行混合后， 再混合粉体类材料、聚酯粒及液体类材料，然后进行塑化加工处理。 借此，可在塑化加工处理过程中完成使淀粉起始物与淀粉水解酵素反 应形成生化修饰淀粉，以及使生化修饰淀粉与全生分解性聚酯进行混 炼反应的步骤，不但能使淀粉起始物均匀地反应以形成生化修饰淀 粉，并能使生化修饰淀粉均匀地穿插于全生分解性聚酯之间，而能将 生化修饰淀粉与全生分解性聚酯充分混合，形成机械性质极佳的淀粉 树脂，并可用以制成薄膜。

因此，本发明提供一种机械性质和成膜性良好及成本较为低廉的 全生分解性淀粉树脂。

此外，本发明提供一种全生分解性淀粉树脂的制造方法。

另外，本发明提供一种用以制备全生分解性淀粉树脂的树脂组合 物。