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CN119931471A - 生物可降解的组合物以及使用其的低温成膜工艺 - Google Patents

生物可降解的组合物以及使用其的低温成膜工艺 Download PDF

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CN119931471A
CN119931471A CN202311447505.8A CN202311447505A CN119931471A CN 119931471 A CN119931471 A CN 119931471A CN 202311447505 A CN202311447505 A CN 202311447505A CN 119931471 A CN119931471 A CN 119931471A
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biodegradable
liquid crystal
additive
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CN202311447505.8A
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陈晓宇
颜家松
李逢阳
肖兰
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Kemira Oyj
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Kemira Oyj
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Abstract

本发明涉及成膜组合物技术领域。特别地，本发明涉及生物可降解的组合物以及使用其的低温成膜工艺。本发明所述生物可降解组合物包含生物可降解聚合物、表面活性剂、交联剂和第一添加剂。

Description

生物可降解的组合物以及使用其的低温成膜工艺
技术领域
本发明涉及成膜组合物技术领域。特别地，本发明涉及生物可降解的组合物以及使用其的低温成膜工艺。
背景技术
为了赋予包装材料(利于基于纸的材料)更好的性能，可以在包装材料表面施加额外的膜(例如石油基材料的膜，比如PE、PP、PET等)。随着环保法规不断严格，对于包装的环保性能也提出了更高的要求。越来越多的研究考虑利用生物可降解材料(例如PHA、PLA等)来代替传统石油基材料以提高包装的环保性能。
在纸塑复合食品包装上应用生物可降解材料时，可以采用两种技术。第一种是采用挤出机或注塑模具将要施加的材料熔化以形成膜(也称为淋膜)，然后在基材上层压。这种技术的缺点是运行速度低、能耗高、对温度的精确控制要求高。第二种技术是提供分散体(例如聚合物或塑料的水基分散体)以涂布在基材上，经过在约100℃的温度下初步干燥以尽可能去除溶剂(例如水)，然后进一步加热至更高温度(比聚合物或塑料的Tm高大约20-50℃)以形成膜(此技术也可称为高温成膜工艺)。由于需要较少的设备投资，第二种技术更受欢迎。
现有上述第二种技术(即分散体涂布技术)的典型特点在于加热时间长和加热温度高。而且，目前用于上述第二种技术的聚合物或塑料的Tm通常大于150℃。实践中产生的弊端包括能耗极高(成膜温度要求高)、安全风险高(纤维粉尘起火或爆炸)、生产效率低等。此外，高温下干燥导致涂布纸的含水量降低，这会伤害纸张的可印刷性。而且，在高温下干燥时水分从涂布层中的渗出容易产生针孔，这会导致阻隔性能劣化。
本领域对于温和温度下的成膜工艺(本文称为低温成膜工艺)存在持续的需求。
发明内容
本发明提供了一种生物可降解(阻隔)组合物以及使用此组合物的低温成膜工艺。相比已知的高温(比聚合物或塑料的熔融温度(Tm)高大约20-50℃)成膜工艺，本发明低温成膜工艺的特点在于其成膜温度低于组合物中的生物可降解材料的熔融温度。本发明低温成膜工艺的成膜温度比已知的高温成膜工艺的成膜温度低大约50-100℃。本发明技术方案显著降低成膜能耗，提高生产效率。
本发明所述生物可降解组合物可用于形成阻隔层。本发明所述生物可降解组合物包含生物可降解聚合物、表面活性剂、交联剂和第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂。在一种优选实施方式中，所述生物可降解组合物还包含第二添加剂。在进一步优选实施方式中，所述生物可降解组合物还包含水。在还有进一步优选实施方式中，余量为水。
在一种实施方式中，所述生物可降解组合物包含10-60wt％的生物可降解聚合物，例如10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60wt％，以及由这些点值组成的任意子范围。
在一种实施方式中，所述生物可降解组合物包含0.01-5wt％的表面活性剂，例如0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0wt％，以及由这些点值组成的任意子范围。
在一种实施方式中，所述生物可降解组合物包含0.01-8wt％的交联剂，例如0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0wt％，以及由这些点值组成的任意子范围。
在一种实施方式中，所述生物可降解组合物包含0.01-10wt％的第一添加剂，例如0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6、8.8、9.0、9.2、9.4、9.6、9.8、10.0wt％，以及由这些点值组成的任意子范围。
在一种实施方式中，所述生物可降解组合物包含0.01-8wt％的第二添加剂，例如0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0wt％，以及由这些点值组成的任意子范围。
在一种优选的实施方式中，所述生物可降解组合物包含：
10-60wt％的生物可降解聚合物；
0.01-5wt％的表面活性剂；
0.01-8wt％的交联剂；
0.01-10wt％的第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂。
在一种优选的实施方式中，所述生物可降解组合物包含：
10-60wt％的生物可降解聚合物；
0.01-5wt％的表面活性剂；
0.01-8wt％的交联剂；
0.01-10wt％的第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂；以及，
水。
在还有一种优选的实施方式中，所述生物可降解组合物包含：
10-60wt％的生物可降解聚合物；
0.01-5wt％的表面活性剂；
0.01-8wt％的交联剂；
0.01-10wt％的第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂；
0.01-8wt％的第二添加剂；以及，
水。
在一种实施方式中，本发明所述第二添加剂包括：助交联剂、成核剂、稳定剂、或其组合。
在本文中，所述生物可降解聚合物包含聚羟基烷酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙二醇、或其组合。
本文所述生物可降解聚合物包含均聚物、共聚物、共混物(至少一种均聚物与至少一种共聚物、两种或更多种均聚物、或两种或更多种共聚物的共混物)、或其组合。
在一种实施方式中，本文所述聚羟基烷酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)包含衍生自下述的一种或多种重复单元：2-羟基丁酸酯(2HB)、3-羟基丙酸酯(3HP)、4-羟基丁酸酯(4HB)、3-羟基戊酸酯(3HV)、4-羟基戊酸酯(4HV)、5-羟基戊酸酯(5HV)、3-羟基己酸酯(3HH)、6-羟基己酸酯(6HH)、3-羟基辛酸酯(3HO)、3-羟基癸酸酯(3HD)、或其组合。
在一种实施方式中，本文所述表面活性剂可以是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、或其组合，优选非离子表面活性剂。
示例性阳离子表面活性剂包括胺盐型表面活性剂、季铵盐型表面活性剂、杂环型表面活性剂、□盐型表面活性剂、或其组合。优选地，示例性阳离子表面活性剂包括长链烷基(例如C10-C20)胺(伯胺、仲胺、叔胺)的盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、聚季铵盐、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、阳离子瓜尔胶等。
示例性阴离子表面活性剂包括长链脂肪酸(例如C10-C20脂肪酸)盐、长链烷基(例如C10-C20)硫酸盐、长链烷基(例如C10-C20)磺酸盐、或其组合。优选地，示例性阴离子表面活性剂包括硬质酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸钙、软脂酸钠、软脂酸镁、软脂酸钙、油酸钠、油酸镁、十二烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠等。
示例性非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯脂肪酸酯或聚氧乙烯糖醇、脂肪酸甘油酯、或其组合。例如，非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯(例如C10-C18，优选C12-C16)脂肪醇，或聚氧乙烯山梨糖醇(例如吐温，比如吐温20、40、60、80或85)和聚氧乙烯失水山梨糖醇(例如司盘，比如司盘20、40、60、80或85)等。
示例性两性表面活性剂包括甜菜碱型表面活性剂。
在一种实施方式中，交联剂包括聚乙烯醇(PVA)、纤维素或其盐、羧甲基纤维素或其盐、羟乙基纤维素或其盐、羟丙甲基纤维素或其盐、异氰酸酯、多胺、多元醇、缩水甘油醚、丙烯酸类、甲基丙烯酸类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、有机硅烷类、有机过氧化物类、多糖、明胶、或其组合。示例性交联剂包括聚乙烯醇(PVA)、纤维素钠、羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素钠、二乙基甲苯二胺、丁二醇缩水甘油醚、乙二胺四乙酸(EDTA)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰(BPO)、二叔丁基过氧化物(DTBP)、过氧化氢二异丙苯(DTBP)、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷等。
液晶乳化剂广泛用于化妆品领域。在一种实施方式中，本文所述液晶乳化剂包括卵磷脂类液晶乳化剂、烷基糖苷类液晶乳化剂、(C8-C22)脂肪酸酯类液晶乳化剂、磷酸酯类液晶乳化剂、长链(C8-C22)脂肪醇类液晶乳化剂、长链脂肪酸(例如C10-C20脂肪酸)类液晶乳化剂、或其组合。示例性液晶乳化剂包括烷基(C8-C22)糖苷、长链(C8-C22)脂肪醇、长链脂肪酸(例如C8-C22脂肪酸)、或其组合。示例性液晶乳化剂包括癸基葡糖苷、鲸蜡硬脂基葡糖苷、硬质醇、鲸蜡醇、鲸蜡硬脂醇、肉豆蔻酸、十五烷酸、十六烷酸或棕榈酸、十七烷酸或珍珠酸、十八烷酸或硬脂酸、失水山梨醇硬脂酸酯、山梨醇月桂酸酯、蔗糖硬脂酸酯、山梨醇油酸酯、硬脂酸甘油酯、PEG-40硬脂酸酯、鲸蜡硬脂醇聚醚20、聚氧乙烯硬脂酸酯(也称为硬脂酸聚氧乙烯醚)、或其组合。
在一种实施方案中，本文所述助交联剂包含多元醇、EDTA四钠盐、柠檬酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、多官能团助交联剂、自由基助交联剂、或其组合。示例性交联剂包括甘油、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇、丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTA)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTAMA)、二丙烯酸乙二醇酯(EGDA)、二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、N,N'-(1,4-亚苯基)双马来酰亚胺、二丙烯酸锌(ZDA)、二甲基丙烯酸锌(ZDMA)、氰尿酸三烯丙酯(TAC)、异氰尿酸三烯丙酯(TAIC)、1,2-聚丁二烯(1,2-PBR)、或其组合。
在一种实施方式中，本文所述成核剂包括滑石粉、氧化钙、炭黑、碳酸钙、云母、无机颜料、高岭土、琥珀酸钠、戊二酸钠、己酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸锂、肉桂酸钠、β-萘甲酸钠、磷酸金属盐类、或其组合。
在一种实施方式中，本文所述颜料包括瓷土、滑石粉、碳酸钙、二氧化钛、无机颜料(如铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物等)或其组合。
在一种实施方式中，本文所述稳定剂包括抗氧化剂、热稳定剂、抗老化剂、抗紫外线剂、光遮蔽剂、抗冲击剂、或其组合。
在一种实施方式中，本文所述耐水化剂包括树脂型耐水化剂、碳酸锆盐型耐水化剂、或其组合。示例性耐水化剂包括甲醛树脂耐水化剂、乙二醛树脂耐水化剂、脲醛树脂耐水化剂、三聚氰胺甲醛树脂耐水化剂、碳酸锆铵(AZC)、碳酸锆钾(PZC)、或其组合。
发明人令人惊奇地发现，本文所述第一添加剂实现了优异的效果。本文所述第一添加剂可以包括液晶乳化剂、颜料、耐水化剂、或其组合。
在一种实施方式中，本文所述第一添加剂能实现低温成膜工艺。在一种优选的实施方式中，本文所述第一添加剂在用于成膜时能降低成膜温度(低温成膜)。所得膜具有优异的效果，例如，阻隔性能良好、低孔隙率、以及对加工设备的低粘连性。
在一种实施方案中，本发明提供了一种(成膜)工艺，包括将成膜材料施加到基材、以及将施加成膜材料的基材置于膜成型装置中以得到覆膜产品的步骤，其中膜成型装置的操作温度为60至150℃，优选80-130℃。特别地，所述成膜材料形成膜。在一种实施方式中，本文所述成膜材料包含本文所述第一添加剂。在一种优选实施方式中，本文所述成膜材料包含本文所述生物可降解聚合物和第一添加剂。在还有一种优选实施方式中，本文所述成膜材料包含本文所述生物可降解聚合物、表面活性剂、和第一添加剂。在还有另一种优选实施方式中，本文所述成膜材料包含本文所述生物可降解聚合物、交联剂、和第一添加剂。在一种最优选的实施方式中，本文所述成膜材料包含本文所述生物可降解聚合物、表面活性剂、交联剂和第一添加剂。
在一种优选实施方式中，所述(成膜)工艺包括：
将本文所述成膜材料配置成浆料，任选地，将所述浆料转移入(快速)研磨机研磨直至粒径分布稳定；
将所述(任选研磨)浆料涂覆在基材上，以得到涂覆成膜材料的基材；
将涂覆成膜材料的基材(例如在60至120℃的烘干炉中)干燥(例如1至10分钟)，以得到干燥的涂覆成膜材料的基材；
将干燥的涂覆成膜材料的基材置于膜成型装置中以得到覆膜产品，其中所述膜成型装置的操作温度为60至150℃，优选80-130℃。
在一种实施方式中，本文所述第一添加剂在用于利用生物可降解(阻隔)组合物成膜时实现了优异的效果，例如降低成膜温度(低温成膜)。所得膜具有优异的效果，例如阻隔性能良好、低孔隙率、对加工设备的低粘连性等。
在一种实施方案中，本发明提供了一种(成膜)工艺，包括将本文所述生物可降解组合物施加到基材的步骤。特别地，所述生物可降解组合物形成膜。
在一种优选实施方式中，所述(成膜)工艺包括：
将本文所述生物可降解组合物配置成浆料，任选地，将所述浆料转移入(快速)研磨机研磨直至粒径分布稳定；
将所述(任选研磨)浆料涂覆在基材上，以得到经涂覆基材；
将经涂覆基材(例如在60至120℃的烘干炉中)干燥(例如1至10分钟)，以得到干燥的经涂覆基材；
将干燥的经涂覆基材置于膜成型装置中以得到覆膜产品，其中所述膜成型装置的操作温度低于生物可降解聚合物的熔解温度(Tm)，例如比Tm低1至50℃。在一种替代性实施方式中，所述膜成型装置的操作温度为60至150℃，优选80-130℃。
在一种实施方案中，基材选自纸、纸板、纤维板、淀粉、玻璃、金属、有机泡沫材料、无机泡沫材料、聚合物膜、或其组合。
在一种实施方案中，干燥的操作温度为60至170℃，例如60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170℃，以及由这些点值组成的任意子范围，优选90至120℃。
在一种实施方案中，干燥时间为1至10分钟，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10分钟，以及由这些点值组成的任意子范围，优选1至5分钟。
在一种实施方案中，膜成型装置的操作温度为比所述生物可降解聚合物的熔解温度(Tm)低1至50℃，即在Tm－50至Tm－1℃的范围内。在一种实施方案中，膜成型装置的操作温度为比所述生物可降解聚合物的熔解温度(Tm)低1至50℃，例如1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50℃，以及由这些点值组成的任意子范围，优选低20-40℃。
在一种实施方式中，在一种实施方案中，膜成型装置的操作温度为60至150℃，例如60、70、80、90、100、110、120、130、140、150℃，以及由这些点值组成的任意子范围，优选80至130℃。
在一种实施方式中，本文所述工艺还包括施加压力。在一种实施方式中，膜成型装置的线压力为1-600kN/m,例如，1、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600kN/m，以及由这些点值组成的任意子范围，优选范围60-300kN/m。
本文所述Tm是指聚合物的熔解温度。根据实际情况，Tm既可以是点值，也可以是一个范围。
根据实际情况，本文所述熔点既可以是点值，也可以是一个范围。如果熔点是一个范围，其可以被称为溶程。
本文所述低温成膜工艺是指在比所使用聚合物的熔解温度低的温度下成膜的工艺。相应地，本文所述低温成膜是指在比所使用聚合物的熔解温度低的温度下成膜。
在本文中，术语“浆料”、“分散体”和“溶液”可以互换使用，都是指本文所述成膜材料(生物可降解组合物)和溶剂(例如水)形成的混合物。
在本文中，术语“覆膜产品”是指带有本文所述成膜材料(生物可降解组合物)所形成膜的基材的产品、或者经本文所述(成膜)工艺所得到的产品。在本文中，术语“覆膜产品”和“覆膜基材”可以互换使用。
在本文中，“膜”与“薄膜”可以互换使用。本文所述膜是指经本文所述(成膜)工艺所形成的膜，或者经本文所述生物可降解组合物、或者包含本文所述生物可降解组合物的一种或多种组分的材料所形成的膜。
本文所述膜的规格既可以以毫米或微米表示，也可以以克重(g/m2)表示。在一种实施方式中，本文所述膜的规格为0.01微米至1000微米，例如，0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000微米，以及由这些点值组成的任意子范围，优选1至500微米。在一种实施方式中，本文所述膜的规格为0.01g/m2至500g/m2，例如，0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500g/m2，以及由这些点值组成的任意子范围，优选1至200g/m2。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。下述实施例中所述实验操作，如无特殊说明，均为常规操作；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
基材
纸板，克重230g/m2。
生物可降解聚合物
PHA为：3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯(实施例1-3)、熔融温度145-170℃、分子量在30-60万道尔顿；3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯(实施例4-8)、熔融温度145-170℃、分子量在30-60万。
表面活性剂
Tween 20，化学纯。
油酸钠，化学纯。
交联剂
PVA为1788型，醇解度87-89％(mol/mol)。
明胶，食品级高粘型明胶。
羧甲基纤维素钠，耐酸高粘型。
第一添加剂：
鲸蜡硬脂基葡糖苷，熔点45-55℃。
硬脂酸聚氧乙烯醚，熔点56-60℃。
瓷土：平均粒径0.5μm。
防水Cobb 300测试
按TAPPI T 441标准方法测试，测试时间300s。
防油测试
按ASTM F119-82标准方法测试。
常规高温成膜工艺的通用步骤：
1、将生物可降解组合物浆料用涂布机涂在基材上；
2、将经涂布基材置于热烘箱中热烘成膜，热烘箱的温度高于生物可降解聚合物的熔融温度(Tm)。
低温成膜工艺的通用步骤：
1、将生物可降解组合物浆料用涂布机涂在基材上；
2、将经涂布基材置于热烘箱中烘干，烘干温度为105-120℃；
3、使用热压装置对烘干的经涂布基材进行热压处理，热压温度低于生物可降解聚合物的熔融温度1-50℃，线压力为60-600kN/m。
实施例1
为了显示液晶乳化剂对成膜性能的影响，根据表1制备含液晶乳化剂的涂层配方，并用于根据本发明提供的成膜工艺。实施例的具体组分如表1所示。成膜后获得的涂层阻隔性能如表2所示。
实施例2
根据与实施例1相同的方法，制备不含液晶乳化剂的配方，并用于成膜工艺。实施例2的具体组分如表1所示。成膜后获得的涂层阻隔性能如表2所示。
实施例3
本实施例使用硬脂酸聚氧乙烯醚作为液晶乳化剂，以显示低温成膜性能。实施例3的具体组分如表1所示。成膜后获得的涂层阻隔性能如表2所示。
表1
表2
a NA表示因无法进行低温成膜，导致无法进行阻隔性能的表征，没有测量数据。
实施例4
本实施例使用脂肪酸，硬脂酸，作为液晶乳化剂，以显示低温成膜性能。实施例4的具体组分如表3所示。成膜后获得的涂层阻隔性能如表4所示。
实施例5
根据与实施例4相同的方法，制备不含脂肪酸的配方，并用于成膜工艺。实施例5的具体组分如表3所示。成膜后获得的涂层阻隔性能如表4所示。
表3
表4
a NA表示因无法进行低温成膜，导致无法进行阻隔性能的表征，没有测量数据。
实施例6
本实施例使用瓷土(平均粒径0.5μm)作为颜料颗粒，以显示低温成膜性能。实施例6的具体组分如表5所示。成膜后获得的涂层阻隔性能如表6所示。
表5
表6
实施例7
本实施例使用耐水化剂碳酸锆铵(AZC)，以显示低温成膜性能。实施例7的具体组分如表7所示。成膜后获得的涂层阻隔性能如表8所示。
实施例8
根据与实施例7相同的方法，制备不含碳酸锆铵的配方，并用于成膜工艺。实施例8的具体组分如表7所示。成膜后获得的涂层阻隔性能表征结果如表8所示。
表7
表8
a NA表示因无法进行低温成膜，导致无法进行阻隔性能的表征，没有测量数据。

Claims (19)

1.一种生物可降解组合物，包含：生物可降解聚合物、表面活性剂、交联剂和第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂。
2.根据权利要求1所述的生物可降解组合物，其中所述生物可降解组合物包含10-60wt％的生物可降解聚合物。
3.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述生物可降解组合物包含0.01-5wt％的表面活性剂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述生物可降解组合物包含0.01-8wt％的交联剂。
5.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述生物可降解组合物包含0.01-10wt％的第一添加剂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述生物可降解聚合物包含聚羟基烷酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙二醇、或其组合；优选地，所述生物可降解聚合物包含均聚物、共聚物、或共混物(至少一种均聚物与至少一种共聚物、两种或更多种均聚物、或两种或更多种共聚物的共混物)；更优选地，所述聚羟基烷酸酯(Polyhydroxyalkanoate，PHA)包含衍生自下述的一种或多种重复单元：2-羟基丁酸酯(2HB)、3-羟基丁酸酯(3HB)、3-羟基丙酸酯(3HP)、4-羟基丁酸酯(4HB)、3-羟基戊酸酯(3HV)、4-羟基戊酸酯(4HV)、5-羟基戊酸酯(5HV)、3-羟基己酸酯(3HH)、6-羟基己酸酯(6HH)、3-羟基辛酸酯(3HO)、3-羟基癸酸酯(3HD)、或其组合。
7.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述表面活性剂是阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、或其组合，优选非离子表面活性剂；更优选地，所述非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯脂肪醇、聚氧乙烯山梨糖醇(例如吐温)、聚氧乙烯失水山梨糖醇(例如司盘)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述交联剂包括聚乙烯醇(PVA)、纤维素或其盐、羧甲基纤维素或其盐、羟乙基纤维素或其盐、羟丙甲基纤维素或其盐、异氰酸酯、多胺、多元醇、缩水甘油醚、丙烯酸类、甲基丙烯酸类、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、有机硅烷类、有机过氧化物类、多糖、明胶、或其组合。
9.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述液晶乳化剂包括卵磷脂类液晶乳化剂、烷基糖苷类液晶乳化剂、(C8-C22)脂肪酸酯类液晶乳化剂、磷酸酯类液晶乳化剂、长链(C8-C22)脂肪醇类液晶乳化剂、长链脂肪酸(例如C10-C20脂肪酸)类液晶乳化剂、或其组合，例如，癸基葡糖苷、鲸蜡硬脂基葡糖苷、硬质醇、鲸蜡醇、鲸蜡硬脂醇、肉豆蔻酸、十五烷酸、十六烷酸或棕榈酸、十七烷酸或珍珠酸、十八烷酸或硬脂酸、失水山梨醇硬脂酸酯、山梨醇月桂酸酯、蔗糖硬脂酸酯、山梨醇油酸酯、硬脂酸甘油酯、PEG-40硬脂酸酯、鲸蜡硬脂醇聚醚20、聚氧乙烯硬脂酸酯(硬脂酸聚氧乙烯醚)、或其组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述颜料包括瓷土、滑石粉、碳酸钙、二氧化钛、无机颜料(如铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐、氢氧化物、硫化物等)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物，其中所述耐水化剂是碳酸锆铵(AZC)和/或碳酸锆钾(PZC)。
12.一种(成膜)工艺，包括将根据前述权利要求中任一项所述的生物可降解组合物施加到基材的步骤。
13.根据权利要求12所述的(成膜)工艺，包括如下步骤：
将所述生物可降解组合物配置成浆料；
将所述浆料涂覆在基材上，以得到经涂覆基材；
将经涂覆基材干燥，以得到干燥的经涂覆基材；
将干燥的经涂覆基材置于膜成型装置中以得到覆膜产品，其中
所述膜成型装置的操作温度低于所述生物可降解聚合物的熔融温度(Tm)，例如比Tm低1至50℃；或者
所述膜成型装置的操作温度为60至150℃，优选80-130℃。
14.根据权利要求12或13所述的(成膜)工艺，其中所述基材选自纸、纸板、纤维板、淀粉、玻璃、金属、有机泡沫材料、无机泡沫材料、聚合物膜、或其组合。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的(成膜)工艺，还包括施加压力，例如1-600kN/m的线压力，优选60-300kN/m的线压力。
16.一种(成膜)工艺，包括如下步骤：
将成膜材料施加到基材；
将施加成膜材料的基材置于膜成型装置中以得到覆膜产品，膜成型装置的操作温度为60至150℃，优选80-130℃；
其中，
所述成膜材料包含第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂。
17.根据权利要求16所述的(成膜)工艺，其中所述成膜材料包含生物可降解聚合物和第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂；优选地，所述成膜材料包含生物可降解聚合物、表面活性剂、交联剂和第一添加剂，所述第一添加剂包括液晶乳化剂、颜料、和/或耐水化剂。
18.根据权利要求16或17所述的(成膜)工艺，其中所述基材选自纸、纸板、纤维板、淀粉、玻璃、金属、有机泡沫材料、无机泡沫材料、聚合物膜、或其组合。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的(成膜)工艺，还包括施加压力，例如1-600kN/m的线压力，优选60-300kN/m的线压力。
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