[发明专利]生物基橡胶改性的可生物降解的聚合物共混物

说明书

说明了聚合物的生物基聚合物共混物和聚羟基烷酸酯共聚物的组合物。在某些实施例中，该共聚物是具有一个相的玻璃化转变温度为约‑5℃至约‑50℃的一种多相共聚物共混物。还说明了制造本发明的组合物的方法。还说明了由这些组合物制成的物品、薄膜和叠层材料。

本申请是申请日为2013年6月5日、申请号为2013800299962、名称为“生物基橡胶改性的可生物降解的聚合物共混物”的专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求于2012年6月5日提交的美国临时申请号61/655,983和2013年3月15日提交的美国临时申请号61/788,090的权益。将以上申请的全部传授内容通过引用结合在此。

发明背景

衍生自可再生资源的塑料的生产预期到2020年增长至345万吨，代表对于生物基塑料的当前每年大约37％的增长率(塑料工程(Plastics Engineering)，2010年2月，第16-19页)。生物基塑料增长的驱动因素包括石油基塑料的生产对全球变暖的贡献、降低我们对石油的有限供给的依赖、波动的石油价格以及常见的石油基塑料的环境处理问题。制造生物基塑料的一个目的是尽可能多地在材料中用“可再生”碳取代“化石”或石油衍生的碳。可生物降解的或可堆肥的生物塑料的另一目的是提供可替代的生命终期选项和开发新的应用其中降解提供了新的性能属性，诸如用于将食品废物转移到堆肥或厌氧消化设备或可生物降解的覆盖膜的可堆肥袋，用于海岸线恢复的塑料物品，用于石油或天然气生产的塑料物品以及类似物。本发明总体上是在可生物降解的生物基塑料的领域并且我们可互换地使用术语可生物降解的和可堆肥的。“可再生”碳的百分比可以使用¹⁴C放射性碳测定年代法(ASTM D6866测试方法)在聚合物材料中定性地测量。在理想的情况下，可生物降解的生物塑料是完全生物基的或具有高的，说大于50％的生物基碳含量，优选大于60％、70％、80％至高达大于98％的生物基含量。这提供了对优选可生物降解的塑料是尽可能多地基于可再生资源感兴趣的消费者额外的销售优势。“可再生”碳的百分比可以使用¹⁴C放射性碳测定年代法(ASTM D6866测试方法)在聚合物材料中定性地测量。

从可再生资源生产的生物基可生物降解的塑料的当前实例包括糖的发酵产生的乳酸制成的聚乳酸(PLA)(自然工程Ingeo^TM PLA)，通过葡萄糖的发酵产生的聚羟基烷酸酯(PHA)(美国专利号6,593,116和6,913,911以及美国专利公开号2010/0168481)以及衍生自植物如马铃薯、玉米和木薯的热塑性淀粉。

为了优化可生物降解的塑料的性能特性，有利的是使这些生物基塑料共混在一起。机械特性如拉伸强度、抗穿刺性、伸长率；热特性如热变形温度以及光学特性如透明度对于包装薄膜应用都是重要的并且因此要求生物基聚合物是既韧性又容易加工的。

聚乳酸在行业中在市场渗透方面是最先进的生物基可生物降解的塑料并且用在许多应用中，包括热成型、注塑模制和涂料。PLA在薄膜应用中的用途已经受迄今为止生产的膜的非常差的物理特性(是脆性的并具有非常差的强度、耐撕裂性或抗穿刺性)的严重限制。例如，可以共混到由巴斯夫公司(BASF)生产的合成的可生物降解的聚合物中的PLA的水平由于薄膜特性的损害被限制在可以使用的PLA的总重量的大约15％。本发明的一个实施例是提供用于生产PLA薄膜的组合物和方法，其中PLA是主要组分按在该薄膜中的可生物降解的聚合物的重量计通常是大于65％并且PHA是少数组分。相当出乎意料地，已经发现相比迄今报告的任何其他PLA为主的薄膜组合物，这些薄膜具有异常良好的薄膜特性。