生物降解性纤维素酯组合物及其用途制造技术

一种含纤维素酯的组合物。该纤维素酯至少含１０ｗｔ％的低取代的纤维酯，其平均取代度＜２．１５且四周分解率（按ＡＳＴＭ１２５２０９－９１用逸出ＣＯ↓［２］量作指示剂测得）至少为６０ｗｔ％。该组合物还可以含增塑剂、脂族聚酯、光解促进剂（如锐钛矿型ＴｉＯ↓［２］）或生物降解促进剂（如有机酸或其酯）。低取代纤维素酯可以是平均聚合度为５０－２５０、平均取代度为１．０－２．１５、残余碱金属或碱土金属／残余硫酸＝０．１－１．１的纤维素酯。该组合物适于制造包括香烟过滤嘴之类纤维品在内的各种物品。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物降解性纤维素酯组合物和含此组合物的物品。就纤维素酯而言，乙酸纤维素用于香烟过滤嘴和膜之类用途中，而乙酸丁酸纤维素和硝酸纤维素则用于漆和其它用途之中。同时，纤维素酯一般在紫外光、热、空气和户外条件下分解或降解，但是与纤维素相比其分(降)解速率极低。因此，当将由纤维素酯制成的用过的物品弃到户外时，长时间内保持其形状，成为环境污染的一种原因。尤其是将香烟过滤嘴等高度消耗性物品弃之户外，污染的危险性很高。而且，被丢至户外的这种物品几乎完全不能回收而且会造成几乎是无法承受的回收花费。用焚烧法处置物品放出大量燃烧热，这显著有损于焚烧炉的使用寿命。与普通合成树脂不同，纤维素酯本身不易模塑成型，所以一般在模塑的化合物中掺入增塑剂。例如，在日本特许公开昭43-16305中公开了一种含有某种聚酯作为聚合物增塑剂的乙酸纤维素模塑化合物，所说的聚酯是由乙二醇类和脂族二元酸合成的，平均分子量为700-4000。据报导，此增塑剂与乙酰化度不低于52%的乙酸纤维素(取代度不低于2.2)充分相容。在日本特许公开昭61-276836中，公开了一种纤维素衍生物树脂组合物，其中含有平均分子量为250-3000左右的邻苯二甲酸基聚酯以改进可塑性、不挥发性和不迁移性。此组合物中还使用了乙酰化度不低于52.2%(取代度不低于2.2)的一种纤维素酯。在日本特许公开昭61-36015中还披露出一种耐热降解性或热变形性和模塑物加工性得到改进的模塑组合物，按100份重乙酸纤维素(乙酰化度为50～57%，取代度2.1～2.5，聚合度为50～120)计其中含10～25份重增塑剂。US-3781381中公开了一种组合物，其中含ε-己内酯或其它环酯聚合物作改性剂以及纤维素酯或其它热塑性树脂。此文献提到一种取代度等于2.5的乙酸纤维素(实施例14)。此外，US-4731122中公开了一种热塑性树脂模塑组合物，其中含35-70%乙酸丁酸纤维素、10-40%乙酸纤维素、15-30%柠檬酸三丁酯、5-30%柠檬酸三乙酯和1-10%聚乙二醇。其中所使用的乙酸丁酸纤维素，其丁酰基含量为17%，乙酰基含量为29.5%(取代度约2.5)，而且所使用的乙酸纤维素的乙酰基含量为39.8%(取代度约2.5)。但是，这些组合物中无一反映出想到生物降解性，而且实际上都缺乏生物降解性。作为含纤维素酯的生物降解性树脂组合物，日本特许公开平4-142344中提出了一种生物降解性合成树脂组合物，其中含50-90wt%纤维素酯、0-40wt%增塑剂和5-30wt%平均分子量为500-3000的脂族聚酯。然而，此组合物的生物降解性主要取决于所加入的增塑剂和脂族聚酯的生物降解性，而该纤维素酯的生物降解性却不明显。而且，由于不得不使用柠檬酸酯等物质作为增塑剂，所以不能赋予纤维素酯以很高的可模塑性。因此，本专利技术的主要目的在于提供一种含纤维素酯的生物降解性强的组合物。本专利技术的另一目的在于提供一种虽然含有生物降解性差的纤维素酯但是却具有高度生物降解性的纤维素酯组合物。本专利技术的又一目的在于提供一种能使用传统增塑剂而且仍具有令人满意的可模塑性和生物降解性的纤维素酯组合物。本专利技术的进一步目的在于提供一种由所说组合物模塑的成型品和使之生物降解的方法。本专利技术的再一目的在于提供这样一种纤维素酯物品，若将其弃之户外可以易于分解以减少环境污染的危险。本专利技术的最后目的在于提供一种由生物降解性纤维制造的高度生物降解性物品。本专利技术人等经为完成上述目的所作的深入研究后发现，纤维素酯的取代度对其生物降解性具有重要影响，具有一定取代度的纤维素酯在通常条件下很稳定并显示具有优良生物降解性，而且将普通纤维素酯与所说的具有一定取代度的纤维素酯相混合会导致显著改进前者的生物降解性。基于上述发现完成了本专利技术。本专利技术的生物降解性纤维素酯组合物，含有一种纤维素酯，其平均取代度不大于2.15(基本上，但不包括0)，而且按ASTM 125209-91用逸出的CO2量作指示剂测得其四周分解率至少为60wt%。除非另外指明外，将具有平均取代度不大于2.15的纤维素酯简称作低取代的纤维素酯。本专利技术的生物降解性纤维素酯组合物可以是这样一种组合物，其中含有平均取代度不大于2.15，平均聚合度为50-250，而且其中残余碱金属或碱土金属与残余硫酸之当量比为0.1∶1.1的纤维素酯。本专利技术的生物降解性纤维素酯组合物还可以是这样一种组合物，其中仅含有所说的低取代的纤维素酯，或者含有数种取代度不同的纤维素酯而且所说低取代纤维素酯含量不低于10wt%。此外，本专利技术的组合物可以含增塑剂或脂族聚酯以及光解(光降解)促进剂或生物降解促进剂。本专利技术的成型品由所说的生物降解性纤维素酯组合物组成。此成型品可以是取代度不同的数种纤维素酯的生物降解性模塑品，或者是相应的一种或数种纤维的纤维制品。所说的纤维素酯包括例如纤维素的有机酸酯(如乙酸纤维素、丁酸纤维素、丙酸纤维素等等)、无机酸酯(如硝酸纤维素、硫酸纤维素、磷酸纤维素等等)和混合酯(如乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、硝酸乙酸纤维素等等)。这些纤维素可以单独或结合使用。在这些纤维素酯中优选有机酸酯，特别优选乙酸纤维素。在该纤维素酯组合物中所含的低取代的纤维素酯，其平均取代度不大于2.15，优选为约1.0-2.15，更优选为约1.1-2.0。取代度低1.0时，物品的耐水性低;高于2.15时，与其它成分间的相容性、熔体流动性和生物降解性均显著丧失。纤维素酯的取代度(DS)定义如下现以乙酸纤维素酯为例，用下式可以算出DSDS＝(162XY)/(60-42XY)式中Y＝X/100，而X表示键合乙酸的百分数(乙酰化度)。该纤维素酯的平均聚合度，例如可以为50～250，而且优选为100～200。平均聚合度低于50时，成型品的机械性能丧失，而高于250时不仅该组合物的流动性和可模塑性而且成形品的生物降解性均受到不利影响。该纤维素酯的平均聚合度(DP)，可以用奥斯瓦尔德粘度计测定。例如，在25℃下分别测定纤维素酯溶剂溶液和所说溶剂由该粘度计的滴落时间，并且用下式可以算出此DP值ηrel＝t/toln ηrel＝2.3020×log ηrel＝(ln ηrel)×CDP＝/9×10-4式中t代表纤维素酯溶液的滴落时间(秒)，to代表该溶液剂的滴落时间(秒)，而C是该纤维素酯在溶液中的浓度(克/升)。在上法中，通常用丙酮作溶剂，而且纤维素酯在溶液中的浓度一般约0.2%(w/v)。所说的低取代的纤维素酯并不局限于可高度生物降解的纤维素酯。因此，所说的低取代的纤维素酯包括特别是这样一些纤维素酯，按ASTM 125209-91用逸出的CO2量作指示剂测定时，其四周分解率至少为60wt%，优选至少为65wt%(例如65～100%)。测定生物降解性时，可以使用市政污水处理的活性污泥作活性污泥。纤维素酯的分解率可以测定如下将逸出的CO2量换算为碳原子数，计算出其相对于分解前可测出全部碳原子数的百分数。在纤维酯中残余碱金属或碱土金属与残余硫酸之当量比，对低取代的纤维素酯的生物降解性有重要影响。可高度生物降解的低取代纤维素酯，包括其中残余碱金属和/或碱土金属与残余硫酸之当量比约为0.1～1.1，优选为约0.5～本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物降解性纤维素酯组合物，其中含平均取代度不高于２. １５而且按ＡＳＴＭ１２５２０９－９１用挥发的ＣＯ↓［２］量作指示剂测得四周分解率不低于６０ｗｔ％的纤维素酯。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤正则，清濑笃信，平尾胜美，
申请(专利权)人：大世吕化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]