[发明专利]生物降解共聚物和含3-羟基己酸酯生物降解共聚物的塑料制品

说明书

技术领域

本发明涉及可生物降解的共聚物及包含此类可生物降解共聚物的塑料制品。

背景

聚合物用于品种繁多的塑料制品，包括薄膜，薄片，纤维，泡沫，模制品，粘合剂和许多其它特殊产品。聚合物应用于包装，农业，家用物品和个人保健产品领域时，通常具有短使用周期(不到12个月)。举例来讲，食品包装时，聚合物通常起着保护剂作用，消耗掉内含东西之后，立即被丢弃。诸如去污剂瓶和尿布之类家用产品，一旦用过这种产品后，立即被抛弃。

大部分这种塑料物质以归入固体废物流告终，而这废物流则流向迅速减少而日益昂贵的陆地空间。虽然人们对塑料的再循环作了一些工作，聚合物特性以及聚合物生产和转制成产品的方式，限制了可再循环应用的次数。即使纯聚合物进行反复处理，也会导致材料降解，随后机械性能降低。在收集时，不同等级的化学上相似塑料被混合时(如用于牛奶壶和杂品袋的不同分子量聚乙烯)，会引起加工处理问题，造成回收材料质次或不能使用。

诸如尿布，卫生巾，紧身裤衬里等吸收性制品应用，涉及到几种不同类型塑料制品。在这些情况下，由于分离不同组份很困难，再循环特别费钱。这种类型一次性使用产品通常包含某种可渗透液体的顶片材料，吸收性的芯以及不渗透液体的底片材料。到目前为止，此种吸收性结构，举例来讲，是用机制，无纺或多孔的成膜聚乙烯或聚丙烯材料制成顶片材料。底片材料典型的包含柔性聚乙烯薄片。典型的吸收性芯材包含木浆纤维或者与吸收性胶凝材料相结合的木浆纤维。尽管此类产品大多数包含预计最终能降解的材料，而且，尽管这类产品仅占每年由消费者所造成的总固体废物量的很低百分比，目前已觉察到需要发明出那种能变成堆肥材料的一次性使用产品。

在很大程度上，常规一次性吸收性产品已经可做成堆肥。举例来讲，一种典型一次性尿布包含约80％可做成堆肥材料，如木浆纤维等。在制成堆肥过程中，切碎污染的一次性吸收性制品，再与有机废物混和，制成堆肥本身。在做成堆肥后，过筛出不能制成堆肥颗粒。因此，可以在商业堆肥加工厂成功地处理目前的吸收性制品。

但是，需要降低一次性吸收性制品不能转化为堆肥材料的数量。尤其需要用可制成堆肥材料的不渗透液体的薄膜替换吸收性制品中的聚乙烯背片，因为这种背片是常规一次性吸收性制品中最多的不能转化为堆肥组份之一。

用于吸收性制品底片的薄膜，除了可被制成堆肥外，必须满足许多其它性能要求。举例来讲，树脂应当是热塑性，以便采用常规薄膜加工方法。这类方法包括单层结构的浇铸膜和吹塑薄膜挤压，以及多层结构的浇铸膜或吹塑薄膜共挤压。其它方法包括将一种材料挤压涂覆于一种可制成堆肥的底物的一侧或双侧上，这种底物如另一种膜，无纺织物或纸质基材。

在薄膜被用于制造吸收性制品的产品转制操作中，仍有其它性质是非常重要的。这些性质如拉伸强度，拉伸模量，撕裂强度和热软化点。在很大程度上这些性质决定了在转制生产线上薄膜的操作性能。

除了上述性质外，为了满足吸收性制品的最终用户需求，还要求其它性质。薄膜的冲击强度，穿刺强度及水份渗透等性质是重要的，因为这些性质影响到吸收性制品戴用时的持久性和吸收容量。

吸收物品一旦被丢弃，并且进入堆肥过程，其它性质就变得重要。不管引入的废物是否预切剪过，重要的是，在制成堆肥的初期，薄膜或大的膜碎片经初步破裂，变成更细小颗粒。另一方式，从堆肥流中过筛出薄膜或大碎片，不再成为最终堆肥部分。

以前，曾经研究过多种聚羟基链烷酸酯的生物降解性和物理性质。聚羟基链烷酸酯是由诸如细菌和海藻等多种微生物所产生的聚酯化合物。由于聚羟基链烷酸酯可生物降解的性质，曾引起普通关注，但由于热稳定性差，妨碍了该化合物实际用作塑料。举例来讲，聚-3-羟基丁酸酯(PHB)是细菌和海藻的天然贮能产物，它存在于细胞质中呈离散颗粒状。而且，PHB不同于诸如蛋白质和多糖等其它生物合成聚合物，它是热塑性的，具有高度结晶性和确定的熔点，约180℃，遗憾的是，当升温接近于PHB熔点时，就变得不稳定并降解。由于这种热不稳定性，已经明显限制了PHB的商业用途。