[发明专利]生物可降解的聚合物混合物

说明书

本发明涉及生物可降解的聚合物混合物，其制备方法以及加工本发明聚合物混合物的方法。

由大量的专利文献和文章已知制备生物可降解的聚合物混合物的建议。通常聚合物混合物很大的问题在于，这些混合物(它们具有优异的生物可降解性)在工程塑料领域内仅有有限的使用性，由此说明至今相对成果不大。具有改善性能的聚合物混合物或是生物性不足或是可降解时化费高，或是太贵。

由EP-535994已知一种聚合物混合物，主要是由淀粉和脂族的聚酯组成的，例如聚己内酯，其中淀粉优选是用水分解的。

与此相对并认识到用水分解淀粉的不足时在DE-4237535中建议对生物可降解的聚合物混合物使用热塑性淀粉，这种淀粉是在隔绝水和使用适宜的增塑剂情况下制备的。这种建议的聚合物混合物含有热塑性淀粉，疏水的聚合物以及相介质，其中作为优选的混合物建议使用具有聚己内酯的热塑性淀粉。

脂族聚酯本身是制备生物可降解的聚合物混合物的适合的混合组分，因为它具有好的生物可降解性。然而脂族聚酯只具有中等的物料性能，例如熔点，拉伸强度等，因此相应的混合物在使用以再生原料为基础制备的聚合物，例如热塑性淀粉的条件下也只具有中等的性能，对此在工程塑料领域内这种使用性再次成了问题。

因此本发明的任务是，提出一种生物可降解的聚合物混合物，它不仅是完善地生物可降解，并附加地具有好的力学和热的性能，由此可考虑作为工程塑料或作为大宗塑料使用。适合作为大宗塑料的另一前提条件还在于，按照建议的聚合物混合物生产费用达到可接收的程度。

按照本发明上述这种任务利用按照权利要求1的生物可降解的聚合物混合物可得到解决。

许多在现有技术中建议的生物聚合物或生物可降解的聚合物混合物大部分是以淀粉构成的或使用了淀粉，其中尽简天然的淀粉作为工业可用的聚合物几乎是不适宜的。但因为淀粉是可很好生物降解的，具有适宜的价格并由于是以再生原料为基础而不依赖石油产物，所以建议使用淀粉。由于天然淀粉作为“工程塑料”的适宜性很差本发明建议使用所谓的热塑性淀粉，它们例如在PCT/WO90/05161中被建议。取得这些热塑性淀粉的方法是天然淀粉利用增塑剂或溶胀剂在熔融状态加工成均匀的物质，其中溶胀剂或增塑剂的含量通常可在10和约40％之间，以混合物的总重量为基计。此外适宜的溶胀剂或增塑剂(如在权利要求4中所说明)例如是甘油或山梨醇。

由于热塑性淀粉用于大宗塑料始终受限制的性能按照本发明建议，热塑性淀粉与至少一种其他的聚合物混合，如与芳族聚酯，与聚酯共聚物(其中聚酯共聚物是由通常的二醇和由芳族和脂族二羧酸制备的)，与聚酰胺酯，聚环氧乙烷聚合物或聚乙二醇，聚酯尿烷和/或其混合物混合。对于热塑性淀粉的非常中等的物料性能的改进证实特别是各种各样的聚酯和共聚酯或聚乙二醇可作为适宜的物料。在现有技术中建议的脂族聚酯虽然具有好的生物可降解性，但由于它的同样中等的物料性能即熔点和拉伸性而不是特别适合对改善热塑性淀粉本身的物料性能作出贡献。与此相对芳族聚酯表现出优异的物料性能，但其生物可降解性是非常一般的。另外与此相反以芳族和脂族二羧酸为基础的聚酯共聚物，聚酰胺酯以及聚酯尿烷不仅具有突出的物料性能，而且也具有快速的生物可降解性，因此它们特别适合用在具有热塑性淀粉的聚合物混合物中。

在具有热塑性淀粉的聚合物混合物中本发明建议使用的聚酯共聚物除了通常使用的多元醇外是以芳族和脂族二羧酸构成的，并具有下面的共同结构：

本发明建议的聚酯共聚物可由石化的大宗产物，如己二酸、癸二酸、对苯二甲酸和二醇，利用缩聚合制备，其中作为二醇使用通常市售品如1，2-乙二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇和/或1，6-己二醇。重要的是，不仅使用芳族的而且也使用脂族的二-羧酸，利用它们例如借助贯常的缩聚方法制备无规的聚酯共聚物。

由脂族和芳族二-羧酸组成的无规共聚酯，含有例如约35-55mol％的芳族酸，例如对苯二甲酸，该共聚酯是在生物可降解性和物料性能之间的理想的平衡体(compromise)，因此它们在混合物中与热塑性淀粉是特别适合的。这种无规共聚酯的生物可降解性在8-12周内处于肥料和泥土中。在美国专利US5446079中已指出这一点，其中已详述了脂族-芳族共聚酯的制备。

为制备本发明的淀粉/聚酯-共聚物混合物举例来说聚对苯二酸亚烷基酯和聚对苯二酸乙二醇酯已经证实是适宜的共聚酯，它是由脂族二醇和芳族二羧酸制备的。