[发明专利]生物降解塑料发泡制品及其制造方法

说明书

本发明涉及生物降解塑料的发泡制品及这种制品的制造方法。

最近几年，人们做了许多制造生物降解模制件的试验。为了制造这种制品，在所提出的各种原料之中，由于淀粉价格便宜，又是自然界中最丰富的天然产物和可以完全降解，所以淀粉是最理想的原料。

已公开的欧洲专利申请EP-A-304，401描述了从变性淀粉来注模胶囊的方法。可是，用这种方法制造的制品，不但具有不良的机械性能，而且非常能溶于水。

未公开的意大利专利申请号41002-A/89及相应的国际申请PCT/EP90/00375（也是未公开的）描述了一种能够使机械性能改进的模制件的制造方法。在这种方法中，将淀粉用乙烯-丙烯酸共聚物混合而成的，还要尽可能地把尿素和/或氨加入到挤出机中，并使温度加热到90～150℃。用这种方法，挤出时带入少于6%重量，优选小于2%重量的水份，然后将此结果组合物在130到160℃之间的温度进行挤出。

EP-A-087，847描述了一种用淀粉制造发泡凝胶化制品的方法，它是在挤压机于温度为60～220℃时的压力下，在含水量为10～30%重量和在能产生气体或形成气体的发泡剂存在下来加热粒状或粉状淀粉的，所得的发泡物是具有开孔及高的水溶性，适用于易脆制品的包装材料，或作为吸声或绝热材料或用于食品工业。

本发明的目的是提供一种生物可完全降解的发泡制品。它是不溶于水的，而且能够通过一般的工艺技术就可获得热塑性塑料，例如挤出或注模法，还具有良好的机械性能，例如其弯曲强度及伸长都可与通普发泡塑料相匹敌。

鉴于上述目的，本发明发泡制品的首要目的是其原料的制造，它包括淀粉和选自乙烯-丙烯酸和乙烯-乙烯醇共聚物及其混合物的制备。其制造是具有闭孔结构，和其密度为0.1～0.3克/立方厘米。

在发泡制品的制造中，所用的乙烯-乙烯醇共聚物中乙烯含量最好为10～40%重量份（15～50%摩尔）优选为30～35%摩尔，其熔融指数（230℃、2.16公斤）为2～50之间，优选为6～20之间。

另外，乙烯-乙烯醇共聚物还具有下列最佳特征：

特性粘度  0.50～0.9（30℃时用二甲基亚砜），优选为0.65～0.80

分子量分布（MW/MN）  1.3～4（在四氢呋喃中用凝胶渗透色谱）

熔点（温度）  180℃，优选为160～170℃

水解度^★90～99.9%

^★碱性水解及残余的碱用酸滴定。

所选用的乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）是通过混合物的共聚合作而制造的，所含丙烯酸量为3～30%重量，优选为20%重量，相应地乙烯含量为97-70%重量，优选为80%重量。

所用的淀粉包括自然界所有的普通的淀粉或植物源淀粉，实质上是由直链淀粉和/或支链淀粉组成的。它们都是从各种植物中提取的。例如土豆、大米、木薯、玉米以及谷类（如黑麦、燕麦和小麦）、优选的是玉米淀粉。用化学方法改性的淀粉也能够作为淀粉类来使用。

淀粉对聚合物所用的比率为9∶1～1∶9，优选的比率为4∶1～1∶4，然而，本发明尤其与制品种类有关，合成聚合物的组份优选从20到40%重量（以淀粉和聚合物总量计）。

根据本发明的发泡制品可以通过使用物理发泡剂来制得，例如，二氧化碳及正戊烷或其化学发泡剂，例如碳酸盐，它是与淀粉和聚合物一起送入挤出机桶内的。

根据优选的方法，是使用碳酸氢钠配合能与淀粉相溶的聚合酸而制成的。

本发明的中一个目的是提供一种生物降解塑料发泡制品的制造方法，其特征在于包括挤出步骤，其组份包括淀粉和合成聚合物，它是选自含有乙烯-乙烯醇和乙烯-丙烯酸共聚物及其混合物，在聚合酸和碳酸氢钠作为发泡剂的存在下进行的方法。

在普通合成塑料发泡制品的制造中，使用碳酸氢钠作为化学发泡剂是众所周知的。但是仅仅使用此发泡剂来制造发泡塑料，通过挤出会有不良的性能。因此，在实际中，例如在制造发泡聚苯乙烯板材时，碳酸氢钠仅作为成核剂与物理发泡剂相配合是有利的。如在上述的EP-A-0087，847中它是用作发泡剂的，结果产生开孔的结构，它是不适用于本发明的目的。

故此，根据本发明的范围内，人们可以发现上述的聚合酸、碳酸氢钠相配合是很有效的发泡作用，它能制造出具有密度下降到0.1，一般为0.1到0.3的发泡制品。

根据本发明，有可能无需希望进行物-化发泡，此发泡不会引起碳酸氢钠的热分解而是在聚合物的羧基和碳酸氢钠之间进行化学反应而释放二氧化碳和水。