可分解环保型聚酯膜及其环保型聚酯组合物的制作方法

1.本发明涉及一种聚酯组合物，特别是涉及一种环保型聚酯膜及其环保型聚酯组合物。


背景技术：

2.在主链上具有酯基官能团的聚合物统称为聚酯(polyester)，在现有技术中，聚酯通常指的是聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,pet)，其具有质量轻、耐冲击不易碎裂以及透明度高等特性，是最为广泛应用于宝特瓶或是食物包装膜的塑料，也是七大类塑料垃圾分类中的第一类。
3.尽管pet可以被回收再熔融抽丝后作为pet再生材料所制成的聚酯纤维；然而，回收并无法完全解决塑料滥用以及造成环境污染的问题。近年来，世界各国除了提倡塑料减量等政策之外，也致力于研发如何分解塑料的方法。
4.于2016年，在日本大阪府堺市一家宝特瓶回收厂中发现了一株细菌几乎能够完全分解pet塑料，并将此种细菌命名为“ideonella sakaiensis 201-f6”，又被称为大阪堺菌。自此，聚酯塑料制品应可以通过大阪堺菌的消化分解，以自然的形式回到生态系统中；然而，由于大阪堺菌分解聚酯的速度还是过于缓慢，面对过于大量的聚酯塑料垃圾，仍然无法适时消化。
5.故，如何通过结构设计的改良，来加快大阪堺菌分解pet塑料垃圾的速度，来克服上述的缺陷，已成为该项事业所欲解决的重要课题之一。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种环保型聚酯膜及其环保型聚酯组合物。
7.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种环保型聚酯组合物，其包含70重量百分比至99重量百分比的聚合原料，其中所述聚合原料包含40重量百分比至50重量百分比的二羧酸单元以及50重量百分比至60重量百分比的二元醇单元；1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引剂；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化剂；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔质无机粒子。
8.为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是，提供一种环保型聚酯膜，其包括一热封层以及至少一聚酯膜层，其形成于所述热封层上。其中，所述热封层以及至少一所述聚酯膜层为所述环保型聚酯组合物所形成，且所述热封层与至少一所述聚酯膜层具有不同的聚合材料。
9.更进一步地，所述二羧酸单元包含间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、环己烷二羧、萘二羧酸或其组合；以及，所述二元醇单元包含甲二醇、1,4-环己烷二甲醇、乙二醇、偕乙二醇、丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-丙二醇、丁二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,1-丁二醇、2,2-丁二醇、异丁二醇、1,2-异丁二醇、1,3-异丁
二醇、1,1-异丁二醇、戊二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、己二醇、2,3-二甲基-2,3-丁二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、二甘醇或其组合。
10.更进一步地，所述二羧酸单元包含30重量百分比至49重量百分比的对苯二甲酸以及1重量百分比至10重量百分比的间苯二甲酸，且所述二元醇单元为新戊二醇。
11.更进一步地，所述微生物吸引剂为生物可分解聚合物是选自于由聚乳酸(pla)、聚羟基烷酸酯(phas)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚己内酯(pcl)、聚对苯二甲酸—己二酸—丁二醇酯(pbat)以及聚乙烯醇(pva)所组成的群组。
12.更进一步地，所述微生物吸引剂有含有机分解助剂是选自于由乳糖、半乳糖、琥珀酸酯、苹果酸酯、天冬氨酸酯以及呋喃酮衍生物所组成的群组。
13.更进一步地，所述氧化剂是选自过氧化氢、脲过氧化氢、尿素、碳酸盐、过碘酸、过碘酸盐、过氯酸、过氯酸盐、过溴酸、过溴酸盐、过硼酸、过硼酸盐、过锰酸、过锰酸盐、过硫酸盐、溴酸盐、氯酸盐、亚氯酸盐、铬酸盐、碘酸盐、碘酸、过氧化硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化钙、过氧化钡、过氧化钠以及过氧化脲中的至少一种。
14.更进一步地，所述多孔质无机粒子包括二氧化硅、氧化铝或其组合。
15.更进一步地，所述多孔质无机粒子的表面修饰有亲水性基团。
16.更进一步地，所述亲水性基团为oh基、conh基、conh2基、so3h基、cooh基或其组合。
17.本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的环保型聚酯膜及其环保型聚酯组合物，其能通过“1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引剂；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化剂；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔质无机粒子”的技术方案，让环保型聚酯组合物的成分中具有能够促进微生物分解的材料，当使用完毕以环保型聚酯组合物所制成的用品(例如：宝特瓶)后，将其置于适当的分解环境中，则环保型聚酯组合物可以主动吸引微生物聚集，借以加速微生物分解聚酯的速度。
18.更进一步来说，具备有生物可分解的能力的所述可分解聚合物可以是通过可不断重复取得的天然资源，如微生物、动物、植物所制成的聚合物。所述生物可分解聚合物具有传统塑料的物理特性，可以代替以石油为基质的传统塑料，相较于传统塑料更为环境友善。
19.值得注意的是，所述有机分解助剂具有吸引自然环境中的微生物趋近的效果，以促进所述环保型聚酯组合物加速被微生物分解。
20.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
21.图1为本发明第二实施例的环保型聚酯膜的其中一方式的剖面示意图。
22.图2为本发明第二实施例的环保型聚酯膜的另外一方式的剖面示意图。
具体实施方式
23.以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“环保型聚酯膜及其环保型聚酯组合物”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附
图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
24.应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
25.除非另外定义，否则本文中使用的所有技术及科学术语，都具有与本领域技术人员通常所理解含义相同的含义。当术语以单数形式出现时，涵盖此术语的复数形式。
26.除非另有指示，否则本文中提到的所有百分比都为重量百分比。当提供一系列上、下限范围时，涵盖所提到的范围的所有组合，如同明确列出各组合。
27.第一实施例
28.本发明第一实施例提供一种环保型聚酯组合物，其至少包含70重量百分比至99重量百分比的聚合原料、1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引剂、0.1重量百分比至1重量百分比的氧化剂和0.1重量百分比至10重量百分比的多孔质无机粒子。其中，聚合原料至少包含40重量百分比至50重量百分比的二羧酸单元以及50重量百分比至60重量百分比的二元醇单元。
29.进一步而言，聚合原料用于合成聚酯。其中，可以依需求选用合适的二羧酸单元以及二源纯单元来合成可以被微生物(例如：大阪堺菌)分解的聚酯塑料，例如：聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,pet)。
30.详细而言，二羧酸单元可以是间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸、环己烷二羧、萘二羧酸或其组合；而二元醇单元可以是甲二醇、1,4-环己烷二甲醇、乙二醇、偕乙二醇、丙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、2,2-丙二醇、丁二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,1-丁二醇、2,2-丁二醇、异丁二醇、1,2-异丁二醇、1,3-异丁二醇、1,1-异丁二醇、戊二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、己二醇、2,3-二甲基-2,3-丁二醇、2,5-二甲基-2,5-己二醇、二甘醇或其组合。然而，这些细节只是本实施例所提供可行的实施方式，而并非用以限定本发明。
31.于本实施例中，二羧酸单元为30重量百分比至49重量百分比的对苯二甲酸以及1重量百分比至10重量百分比的间苯二甲酸，以及，二元醇单元为新戊二醇。
32.由于聚酯分子的构成多为碳氢长链，缺乏容易被分解的官能基团，且其酯基上键结有化学特性极为稳定的苯环，造成聚酯的亲水性不佳，酯基也难以被水解。因此，本发明的环保型聚酯组合物包含微生物吸引剂，较佳为具有亲水性的碳源、氮源，例如：淀粉、蛋白质及可生物降解原料等，增加环保型聚酯组合物的亲水性，借以吸引微生物的聚集以及加速微生物分解环保型聚酯组合物的速度。
33.当微生物吸引剂的比例低于1重量百分比的时候，并不足以能够让吸引足够量的微生物来帮助聚酯分解；然而，当微生物吸引剂的比例高于30重量百分比的时候，则会容易弱化聚酯的结构强度。因此，1重量百分比至30重量百分比的微生物营养源可以确保吸引微生物聚集以及在使用时的聚酯结构强度。
34.氧化剂的添加可以让环保型聚酯组合物处于被分解处理状态时，可以加速分子结构瓦解。举例而言，氧化剂可以是选自过氧化氢、脲过氧化氢、尿素、碳酸盐、过碘酸、过碘酸
盐、过氯酸、过氯酸盐、过溴酸、过溴酸盐、过硼酸、过硼酸盐、过锰酸、过锰酸盐、过硫酸盐、溴酸盐、氯酸盐、亚氯酸盐、铬酸盐、碘酸盐、碘酸、过氧化硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧化钙、过氧化钡、过氧化钠以及过氧化脲中的至少一种。于本实施例中，氧化剂为过氧化氢，增加聚酯组合物的亲水性。
35.进一步而言，多孔质无机粒子本身的微孔结构让环保型聚酯组合物处于被分解处理状态时，能够提供微生物一较佳的生长环境，借以促进微生物的繁殖，进而加速环保型聚酯组合物的分解。多孔质无机粒子可以是二氧化硅、氧化铝或其组合。值得一提的是，为了提供微生物更佳的生长环境，可在多孔质无机粒子的表面上修饰有亲水性基团，例如：酰胺基(conh、conh2基)、羧基(cooh)、磺基(so3h)、羟基(oh)或其组合。于本实施例中，多孔质无机粒子为二氧化硅。然而，这些细节只是本实施例所提供可行的实施方式，而并非用以限定本发明。
36.本发明的环保型聚酯组合物可以用于作为宝特瓶、食品包装膜等塑料容器或制品。
37.第二实施例
38.参阅图1所示，本发明第二实施例提供一种环保型聚酯膜f，其包括一热封层10以及至少一形成于热封层10上的聚酯膜层20，于本实施例中，聚酯膜层20的数量为两层。其中，热封层和每层聚酯膜层20为如本发明第一实施例所述的环保型聚酯组合物所形成。值得一提的是，热封层10与每层聚酯膜层20具有不同的聚合原料，举例而言，于本实施例中，热封层10的二羧酸单元为间苯二甲酸、对苯二甲酸、邻苯二甲酸，且二元醇单元为1,3-异丁二醇、1,1-异丁二醇、戊二醇；而每层聚酯膜层20的二羧酸单元为间苯二甲酸、对苯二甲酸，且二元醇单元为乙二醇；换言之，环保型聚酯膜f的每一层材质中一定会包含1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引源b；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化剂o；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔质无机粒子p。
39.进一步而言，每层聚酯膜层20可以具有相同或不同的聚合原料，举例而言，图1所示的环保型聚酯膜f，其两层聚酯膜层20具有相同的聚合原料；而参阅图2所示的环保型聚酯膜f，其两层聚酯膜层20、20’具有不同的聚合原料。
40.环保型聚酯膜f的具体制备方法可以是使用双轴延伸加工共挤多层膜方式制备。然而，上述所举的例子只是其中一可行的实施例而并非用以限定本发明。
41.于具体实施时，当使用完毕环保型聚酯膜后，将其置于一适当的分解环境中，例如：埋入含有微生物的土壤中；首先，微生物会受到微生物营养源的吸引，先将微生物营养源消化分解利用，则会让环保型聚酯膜产生无数个微小孔洞，借此增加接触面积；同时，多孔质无机粒子能够提供微生物良好的培养环境，促使微生物繁殖，借以加速分解；再者，氧化剂可以加速化学反应，将环保型聚酯膜碎裂成微小碎片，帮助微生物分解环保型聚酯膜。
42.分解测试
43.测试实验例1的生物可分解保鲜膜于海水中的分解率；本测试是将实验例1的生物可分解保鲜膜放置于海水中30天。
44.表1
45.[0046][0047]
实施例的有益效果
[0048]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的环保型聚酯膜及其环保型聚酯组合物，其能通过“1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引剂；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化剂；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔质无机粒子”的技术方案，让环保型聚酯组合物的成分中具有能够促进微生物分解的材料，当使用完毕以环保型聚酯组合物所制成的用品(例如：宝特瓶)后，将其置于适当的分解环境中，则环保型聚酯组合物可以主动吸引微生物聚集，借以加速微生物分解聚酯的速度。
[0049]
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。