本发明专利技术涉及一种由PHAs和PLA聚合物制成的新型生物可降解材料，可用于制作PHAs和PLA的共混产品，其在含有微生物的环境中能够加快生物降解。该新型的产品可以通过热成型、注塑成型或熔融纺丝来生产薄膜、固体和液体的容器、刚性或柔性包装、长丝状和短纤维的机织、针织和无纺织物，以及织物、薄膜和其它材料的复合产品。这些共混物还能延长在洁净环境下的保质期。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚羟基烷酸(polyhydroxyalkonates，PHAs)与聚乳酸 (polylacticacid, PLA)的共混物，其所制成的产品在含有微生物的环境下能加强生物降解。这些共混物的另一个优势是延长了洁净环境下的保质期，其中可以通过将PHAs和PLA 的共混物进行热成型、注塑成型或熔融纺丝来生产薄膜、固体和液体的容器、刚性或柔性包装、长丝状和短纤维的机织、针织和无纺织物，以及织物、薄膜和其它材料的复合产品。
技术介绍
在过去20年中，聚乳酸已成为一种主要的生物可降解/可腐化聚合物，其可用于制作塑料和纤维。这是因为尽管聚乳酸是从天然可再生材料衍生而来，但它具有热塑性，可以被熔融挤出以生产塑料制品、纤维或织物产品。这些产品与基于石油的合成物具有相当的良好机械强度和柔韧性，这些合成物如聚烯烃(聚乙烯和聚丙烯)和聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯)。聚乳酸由乳酸制成，乳酸是从玉米(如Zea mays)、 小麦(如Triticum spp·)、大米(如Oryza sativa)或甜菜(如Beta vulgaris)发酵所得的副产品。乳酸在聚合时形成具有以下结构的二聚体重复单元FLA与其它来源于植物源的合成纤维材料(如纤维素)不同，PLA更适于进行熔融纺丝(melt spinning)成纤维。相对于合成纤维素纤维必需的溶剂纺丝(solvent spinning) 工艺而言，采用熔融纺丝制备PLA纤维能够降低经济成本和环境成本，且所制得的PLA具有更广泛的性能。与聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate polyester, PET) 一样，PLA聚合物需要在熔融之前进行干燥，以避免在熔融挤出过程中发生水解，且两者都可以通过从聚合物中抽取(拉伸)纤维来获得更好的拉伸强度。PLA分子易呈现螺旋结构，这种结构使其更容易结晶。同时其乳酸二聚体有三种异构体左旋型，其沿顺时针方向偏转偏振光；右旋型，沿逆时针方向偏转偏振光；以及外消旋型，其无光学活性。在聚合过程中，可以控制这些类型的相对比例，从而较为宽泛地来控制其重要地聚合物性能。对热塑性“天然”纤维聚合物、独特的聚合物形态和聚合物中异构体含量的控制使制造商可以在纤维中设计较为广泛的性能(Dugan，2001和Khan等，1995)。PLA在挤出状态时是不能自然分解的。相反，它在变成生物可降解前首先必须水解。为了使PLA较大程度的水解，需要同时保持相对湿度等于或高于98%，且温度等于或高于60°C。一旦这些条件得到满足，便会迅速地发生降解(Dugan，2001和Lunt，2000)。不过，可以通过将熔融温度控制在120°C至175°C之间来调控三种异构体的成分和排列，而如果熔融温度较低则聚合物将完全呈非结晶态。在熔融物中加入酶和微生物则将获得更多的非晶聚合物。聚乳酸已经被用于制造许多不同产品，控制其稳定性和降解速率的因素也已经记载在许多文献中。发酵过程中产生的左旋乳酸和右旋乳酸都可以被用来生产 PLA(Hartmann, 1998)。PLA的一个优点是其降解速率可以通过改变诸如右旋和左旋形式的比例、分子量或者结晶度等因素来进行控制(Drumright等，2000)。例如，Hartmarm在 1998年发现无结构聚乳酸样品会在几周内迅速降解成乳酸，但是高结晶度的材料可以花费几个月到几年的时间才能完全降解。这样的灵活性和控制性使得PLA成为生产农业护根 (mulch)织物的非常有用的原材料，在此，经过了特定的时间以后该材料就会在地里降解 (Drumright 等，2000)。聚乳酸通过不同的机理被分解成小分子，且最终分解产物是CO2和H20。其降解过程受到温度、湿度、PH值和酶以及微生物活性等的影响，然而不受紫外线的影响 (Drumright等，2000 ；Lunt, 2000)。在一些为生物医学应用而进行PLA降解评价的早期工作中，Williams在1981年发现菠萝蛋白酶、链霉蛋白酶和蛋白酶K可以加快PLA的分解速率。 最近，Hakkarainen等在2000年将1. 8毫米厚的PLA样品在86° F在提取自腐殖物的微生物混合培养物中孵育。经过5周的孵育后，腐殖物处理的薄膜降解成了细粉，而未经处理的对照组仍然完好无损。要注意的是本研究只用了左旋形式，而降解速率将随着左旋和右旋形式的比例变化而不同。无论如何，Hakkarainen等2000年的工作表明应用大批容易从腐殖物中得到的微生物可以加速分解。而目前PLA降解研究既在体外的液体培养物中进行， 也在140° F以上在活性腐殖物操作中进行(Drumright等，2000 ；Hakkarainen等，2000 ； Lunt，2000 ；Williams，1981)。当PLA在140° F制成腐殖物的时候其降解迅速，在40天里几乎可以达到100%生物降解(Drumright等，2000)，但是在低于140° F时，当织物与土壤有机物相接触的时候其稳定性还有待测定。美国田纳西大学的Larry Wadsworth (Khan等， 1995)首先开始研究使用PLA制造的纺粘型织物(spunbond，SB)和熔喷(meItblown，MB)无(Smith, B. R. ，L. C. Wadsworth (ifi井入)，Μ. G. Kamath, A. ffszelaki, and C. Ε. Sams, 开发下一代生物可降解护根无纺织物来代替聚乙烯塑料(“Development of Next Generation Biodegradable MulchNonwovens to Replace Polyethylene Plastic，，，)， 2008年可持续纺织品国际会议(ICST 08))，中国无锡，2008年10月21-24日，会议光盘)。在有效期间要求生物可降解聚合物能够抵抗许多环境因素，但在被丢弃情况下要求其要是生物可降解的。在不同的升高温度下，在有氧和无氧、水中和固态条件下都对PLA 的生物降解进行了研究。该研究发现暴露在有氧的水环境中，PLA在室温下生物降解非常慢，但在高温条件下生物降解要快些。在微生物可以利用其作为营养源之前，PLA必须被水解，这一点也支持以上发现。在同样的升高温度下，无氧的固态条件下PLA的生物降解要远快于有氧条件下。在自然腐殖过程中，PLA的行为类似暴露在水中降解，生物降解只开始于其被加热之后。这些结果加强了一个被广泛持有的观点PLA是可堆肥的且在中温 (mesophilic temperature)下是稳定的，但在堆肥或无氧处理设备的废物处理期间降解迅速(Itavaara, Merja, Sari KarjomaaiPJohan-FredrikSelin,《在有氧禾口无氧的高温条白勺角军〉〉("Biodegradation ofPolylactide in Aerobic and Anerobic Thermophilic Conditions, ” ) ” 爱思唯尔科学出版社(Elsevier Science Ltd.)，2002)。在另一项研究中，厌氧消化污泥对不同塑料的生物降解水平得到了测定，并与模拟填埋条件下本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种生物可降解材料，包括ＰＨＡｓ和ＰＬＡ，其中ＰＬＡ的质量百分比含量为１％至９５％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黃祖基，华莱利，
申请(专利权)人：美亚无纺布工业有限公司，
类型：发明
国别省市：HK
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