[發明專利]納米復合生物降解塑料及其制備方法

無效

• 申請號: 200610149937.0
• 申請日: 2006-10-17
• 公開（公告）號: CN101165087A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 王明洋
• 申請（專利權）人: 路德石油化工（北京）有限公司
• 主分類號: C08L3/04
• 分類號: C08L3/04;C08L67/04;C08K3/34
• 代理公司: 北京元中知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王明霞

技術領域：

本發明涉及納米復合生物降解塑料及其制備方法，特別是含有聚乳酸和改型淀粉的納米復合生物塑料及其制備方法。

背景技術：

隨著農用地膜的廣泛應用，棉花、煙草、農作物產量明顯提高。但由于不可降解塑料殘留在農田里，使土壤板結造成了新的“白色污染”。另外，生活購物領域的塑料廢棄物數量也逐年上升，已造成了“塑料垃圾”的災害，造成環境污染影響了生態平衡；同時，以石油為原料的塑料工業，由于石油資源逐漸減少且不能再生，原料日益短缺，國際石油產品一路攀升，使塑料工業的發展受到一定限制。

從九十年代世界塑料產量近2億噸，塑料廢棄物造成的公害已引起了世界各國的廣泛關注，世界各國紛紛采取措施予以解決。而降解塑料則是解決塑料廢棄物對環境污染和塑料原料短缺的有效途徑，它是今后塑料發展的方向，其市場前景非常廣闊。但目前世界上只有少數幾個發達國家擁有這一生產技術，并壟斷著數十億美元的國際市場。

可降解塑料按其降解機理主要分為光降解塑料、生物降解塑料和光/生物雙降解塑料。光降解主要是在烯烴聚合物主鏈上引入光敏基團，或者在聚合物中添加有光敏作用的化學助劑。對聚乙烯的研究表明，當聚乙烯大分子降解成分子量低于500的低聚物后，可被土壤中的微生物吸收降解，具有較好的環境安全性，但添加型的降解塑料在自然環境中并不能全部降解，同時使用性能上也不能滿足要求；而在烯烴聚合物主鏈上引入光敏基團使生產工藝復雜、成本大大提高。

生物降解塑料是指在自然環境下通過微生物的生命活動能很快降解的高分子材料。按其降解特性可分為完全生物降解塑料和生物破壞性塑料。??據預測，2007年前全球新投產的生物降解聚合物產能將達22.5~30萬噸，目前國外的降解產品主要是完全生物降解塑料，這將是今后中長期的產業發展方向。

兼具光、生物雙降解功能的光/生物降解塑料是目前主要的開發方向之一。其制備方法是在通用高分子材料(如PE)中添加光敏劑、自動氧化劑、抗氧劑和作為微生物培養基的生物降解助劑等。光/生物降解塑料可分為淀粉型和非淀粉型兩種，目前采用淀粉作為生物降解助劑的技術比較普遍。但是由于該技術主要采用光敏劑母料和由淀粉母料混配的復合材料，完全降解性能效果不夠理想，為此尚處研發階段。

生物降解塑料的主要原料為可再生性資源，永不枯竭，主要原料如淀粉僅為石油塑料原料成本的1/6。因此，生物降解塑料已引起人們的極大關注。目前世界發達國家對農業、包裝和其它領域內使用的生物降解塑料進行了廣泛的研究，并已完成了一系列的工業化和商業化。

目前我國生物分解塑料主要集中在植物纖維如秸稈纖維模塑制品、淀粉模塑制品，能規模化生產的品種主要為PHBV、PPC、PVA、PEG、PHA。典型產品有天津丹海公司的淀粉基生物降解產品，用于制得的薄膜中，改性淀粉等可生物降解成分含量達51％以上，其中育苗缽和注塑制品的淀粉含量可達60％~80％。

因為淀粉屬高分子化合物，可完全降解，也可單獨成膜，但質脆，而且遇水溶化。為了達到淀粉塑料的強度、韌度，開始研制出一種新的降解塑料，即利用變性淀粉添加聚烯烴類物資，如添加聚乙烯、聚丙烯、EVA、EAA等，以達到塑料的使用性能。由于內含聚烯烴物資，不能完全降解，加上機械設備原因，生產技術的問題，價格高于原石油化工塑料，目前的發展前景并不樂觀。

聚乳酸為為一種生物降解性高分子材料，能夠經過幾級水解然后再通過微生物降解而轉變為在土壤中無害的分解產物或水。近來由聚乳酸制得的薄膜、片材和瓶子的研究正在進行當中。與其他可降解的合成聚合物不同，PLA表現有較好的機械特性，因此目前多被選用作一次性和生物可降解塑料的替代物。但是，其普遍存在的問題是當牽伸時，聚乳酸的伸長度只有3-8％，且聚乳酸性為脆性材料，制成薄膜時，如果不經取向性能難以滿足需要，PLA的生產成本相對較高、而且與廢物堆積速度相比這種聚合物的降解速率仍顯較慢。另外，在較高溫度下(大于60’(2)PLA易于變軟(彈性約降低85％)，從而限制了它的應用。