CN110719932A

CN110719932A - 可生物降解聚苯乙烯复合材料及其用途

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Publication number: CN110719932A
Application number: CN201880023598.2A
Authority: CN
Inventors: 唐纳德·卡雷尔; 唐纳德·R·艾伦
Original assignee: Happy Guest Co
Current assignee: Happy Guest Co
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2020-01-21
Also published as: CA3057727A1; US11414241B2; JP7164279B2; JP2020516759A; MX2019011765A; AU2018250333A1; WO2018187784A1; TW201842033A; EP3606990A1; US20200115111A1

Abstract

本发明披露了包含聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉的可生物降解树脂复合材料和挤塑片材及其用途。

Description

可生物降解聚苯乙烯复合材料及其用途

背景技术

聚苯乙烯是一种用途广泛的热塑性树脂，可以三种主要形式进行使用：通用聚苯乙烯(也称为结晶型聚苯乙烯(GPPS))、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)和可膨胀聚苯乙烯(EPS)。聚苯乙烯的主要特性在于：高强度、GPPS优异的光学透明度和良好的机械性能，例如HIPS所具有的韧性。所有聚苯乙烯均具有优异的加工性能和较低的热容值，从而降低了加工能耗。由于高强度和低密度，使得由聚苯乙烯制成的制品具有优异的强度/重量比，由此产生一定的环境效益，诸如重量减轻。然而，由于对石油类商业化学品(苯乙烯)巨大而持续的需求，聚苯乙烯在消费品中的普遍应用还意味着对环境具有重大影响。更重要的是，聚苯乙烯难于回收利用且几乎不可能进行生物降解。

聚苯乙烯与来源于可再生资源(纤维素、淀粉、亚麻籽油环氧树脂等)的材料共混有望减少其碳足迹。然而，在达到与未共混聚苯乙烯相当的物理和性能标准方面，已知的聚苯乙烯共混物可能面临着巨大的技术挑战。无论何种情况，由于聚苯乙烯部分难以降解，仅有可再生组分可能发生生物降解，因而生物降解性仍难以克服。

因而，需要提供一种可生物降解聚苯乙烯共混物，利用来源于可再生资源的组分并在有意义的时间限度内实现生物降解。

发明内容

各实施方式提供了聚苯乙烯复合材料，所述聚苯乙烯复合材料由于其独特的均匀非晶结构而可生物降解。具体而言，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料包含：55-85％(w/w)聚苯乙烯；和15-45％(w/w)热塑性非晶淀粉；其中所述热塑性非晶淀粉衍生自一种或多种天然淀粉并且未出现所述一种或多种天然淀粉中存在的位于20-25°(2θ)处的X射线衍射峰。

在另一实施方式中，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料中的热塑性非晶淀粉含有不足1％(w/w)的水。

在其它实施方式中，所述热塑性非晶淀粉衍生自一种或多种天然淀粉并且还包括与所述一种或多种天然淀粉形成氢键的增塑剂。在更具体的实施方式中，所述增塑剂为甘油、山梨糖醇、二醇类、麦芽糊精、乙二醇、丙二醇、尿素或它们的组合。

在又一实施方式中，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料中的热塑性非晶淀粉不足10％结晶。

在再一实施方式中，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料还包括增容剂，例如苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯。

在另一实施方式中，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料还包括可生物降解树脂添加剂，例如聚丁二酸丁二醇酯(包括bioPBS)、聚羟基烷酸酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯或它们的混合物。

在更具体的实施方式中，所述聚苯乙烯为聚苯乙烯-聚丁二烯共聚物(例如HIPS)。

在另一具体实施方式中，所述热塑性非晶淀粉衍生自两种或更多种天然淀粉的共混物(例如玉米淀粉和马铃薯淀粉)。

其它实施方式提供了根据以上任一实施方式的可生物降解聚苯乙烯复合材料的挤塑片材。其中一种实施方式提供了一种可生物降解聚苯乙烯复合材料挤塑片材，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料包含：55-85％(w/w)聚苯乙烯；和15-45％(w/w)热塑性非晶淀粉；其中所述热塑性非晶淀粉衍生自一种或多种天然淀粉并且未出现位于20-25°(2θ)处的X射线衍射峰。

在更具体的实施方式中，所述挤塑片材为0.01-0.09英寸厚。在各种更具体的实施方式中，所述挤塑片材为0.01-0.03英寸厚，适用于例如标签、园艺标牌、产品捆束等。在另一更具体的实施方式中，所述挤塑片材为0.02-0.09英寸厚，适用于例如封袋构件。在另一实施方式中，所述挤塑片材为0.02-0.09英寸厚、0.02-0.08英寸厚、0.02-0.06英寸厚、0.03-0.05英寸厚、0.01-0.02英寸厚、0.02-0.03英寸厚、0.01英寸厚、0.02英寸厚、0.03英寸厚、0.04英寸厚、0.05英寸厚、0.06英寸厚、0.07英寸厚、0.08英寸厚或0.09英寸厚。

又一实施方式提供了可生物降解封袋构件，其包括扁平形树脂主体，该主体具有置入开口和束袋中心孔，其中所述置入开口与束袋中心孔相接以限定连续空间，并且其中所述扁平形树脂主体包含以上任一实施方式的可生物降解聚苯乙烯复合材料，所述扁平形树脂主体为0.02-0.09英寸厚。

附图说明

图1示出了热塑性非晶淀粉与天然淀粉共混物的X射线衍射比对图谱。

图2示出了聚苯乙烯树脂制成的常规封袋构件。

图3示出了根据本发明的可生物降解封袋构件实施方式。

图4示出了根据本发明一种实施方式的多重封口条。

图5示出了根据本发明一种实施方式的聚苯乙烯树脂和热塑性非晶淀粉复合材料在好氧条件下(ASTM D5338试验规程)随时间推移的生物降解进程。

图6示出了根据本发明一种实施方式的聚苯乙烯树脂和热塑性非晶淀粉复合材料在厌氧条件下(ASTM D5511试验规程)随时间推移的生物降解进程。

图7示出了在厌氧条件下(ASTM D5511试验规程)较长时期的生物降解进程。

具体实施方式

本发明各实施方式提供了石油化工类聚合物(例如聚苯乙烯)和植物类聚合物(例如淀粉)的复合材料。具体而言，所述聚合物复合材料具有显微或分子水平上的高度均质性。在根据本发明的均质复合材料中，聚苯乙烯组分和淀粉组分的聚合物链相互交织，使得淀粉分解微生物不易区分聚苯乙烯的苯乙烯单元与淀粉的葡萄糖单元，从而无差别地将石油化工类和植物类聚合物链分解为二氧化碳、甲烷和水。

另外，本发明的复合材料保留了未共混聚苯乙烯所具备的热塑性和机械性能，这至少部分归因于淀粉组分，将天然淀粉改性而赋予了所述淀粉组分热塑性特征。具体而言，这种衍生自天然淀粉的热塑性淀粉具有明显更低的结晶度(例如低于1/5)。所述热塑性淀粉组分的非晶状态提高了其与聚苯乙烯组分(通常也为非晶态)的混溶性。此外，所述热塑性淀粉组分具有极低的含水量(例如低于1％w/w的水)和耐水性，从而使其不易回凝。

以下将对所述组分进行详细讨论。

聚苯乙烯

如本申请通篇所用，术语“聚苯乙烯”是指苯乙烯均聚物或在聚合物重复骨架内具有至少一个苯乙烯单体连接链(例如具有乙烯取代基的苯环)的苯乙烯共聚物。苯乙烯连接链可表示为通式：[-CH₂-CH(苯基)-]_n。聚苯乙烯可通过本领域技术人员已知的任意方法形成。苯乙烯聚合物的实例包括但不限于高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、超高抗冲聚苯乙烯(SHIPS)、通用聚苯乙烯(GPPS)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、苯乙烯嵌段共聚物(SBC)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。

HIPS有时也称为橡胶改性聚苯乙烯，一般通过苯乙烯与合成橡胶(例如聚丁二烯)共聚制得。HIPS的实例包括但不限于EB6025橡胶改性高抗冲聚苯乙烯(可购自ChevronPhillips Company(The Woodlands,Tex.))和6210高抗冲聚苯乙烯(可购自Ineos NovaLLC(Channahon,Ill.))。其它实例包括抗冲聚苯乙烯825E和830E，两者均可购自TotalPetrochemicals USA,Inc。SHIPS的实例包括但不限于TOTAL Petrochemicals的945E(可购自TOTAL PETROCHEMICALS USA,INC.(Houston,Tex.))和STYRON^TM.487高抗冲聚苯乙烯(可购自Styron LLC(Berwyn,Pa.))。

就树脂的透明性而言，GPPS通常称为结晶型聚苯乙烯。GPPS的实例包括但不限于结晶型聚苯乙烯524B和结晶型聚苯乙烯525B，两者均可购自Total Petrochemicals USA,Inc。苯乙烯丙烯腈(SAN)的非限制性实例有Styron LLC(Berwyn,Pa.)提供的TYRIL^.TM SAN系列和可购自INEOS ABS(Koln,Germany)的Lustran^TM SAN树脂系列。苯乙烯嵌段共聚物(SBC)包括苯乙烯-丁二烯共聚物(SB)。适合包装应用的苯乙烯-丁二烯共聚物是通常所含苯乙烯的比例高于丁二烯且就分子量分布而言大部分为多峰的那些树脂嵌段共聚物。SB的非限制性实例有DK13 K-Resin^TM苯乙烯-丁二烯共聚物，可购自Chevron PhillipsChemical Company(The Woodlands,Tex.)。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。组成通常是大约一半为苯乙烯，其余在丁二烯和丙烯腈之间分配。当然还可有大量变体，因而产生了具有广泛特征和应用的不同等级的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯。

在一种优选实施方式中，所述聚苯乙烯为聚苯乙烯接枝共聚物，通过苯乙烯单体的连续本体聚合制得。在聚合过程中引入弹性体(例如聚丁二烯)以获得抗冲击性。所得共聚物是具有高热变形温度的高冲击强度聚苯乙烯。

在典型实施方式中，所述聚苯乙烯为具有以下特征的聚苯乙烯-聚丁二烯共聚物：在200℃和5kg下，熔体流动速率(MFR)为3g/10min(根据ASTM D 1238测得)。在拉伸试验中(ASTM D 638)，所述聚苯乙烯可具有24MPa的拉伸强度、45％的拉伸伸长率和2206mPa的拉伸模量。在弯曲试验中(ASTM D 790)，所述聚苯乙烯可具有2108MPa的弯曲模量和49MPa的弯曲强度。

热塑性非晶淀粉

淀粉是最丰富的可再生资源之一，因其可通过大量植物进行生物合成并可完全生物降解。淀粉的植物来源包括谷物(例如，小麦、玉米、水稻)、块茎(例如，马铃薯、木薯)和豆类(例如豌豆)。淀粉因此而依据其植物来源被称为玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉(木薯根)等。无论何种植物来源，天然淀粉主要由线型直链淀粉和高度支化的支链淀粉组成，两者均为通过糖苷键连接的葡萄糖聚合物。

天然状态的淀粉以颗粒形式存在。颗粒的形状、大小以及直链淀粉与支链淀粉的相对比例随淀粉的来源而不同。淀粉颗粒根据其生物来源而具有不同的大小和形状。例如，马铃薯和木薯的淀粉颗粒具有15-100μm的直径或更常见地50-80μm的直径。

淀粉被认为是结晶材料。在偏振光下进行观察时，淀粉颗粒表现出双折射。双折射指征分子的有序度。因而，在室温下淀粉颗粒部分结晶且不溶于水。X射线散射结果表明，颗粒状淀粉的总体结晶度约为20-50％。非晶部分由直链淀粉和支链淀粉分支位置周围的残基形成。支链淀粉的线型片段以双螺旋形式存在，该双螺旋结晶成薄层状区域。根据植物来源的不同，淀粉具有不同的晶体结构，对于谷物、块茎和豆类来源，通常分别称为A型、B型和C型。表1示出了各种来源的代表性淀粉的典型晶体学参数。

表1.A型、B型和C型晶体的晶体学参数

如表所示，尽管散射角(2θ)和衍射峰强度存在细微差异，但天然淀粉均具有共同的衍射峰特征。例如，对于所有三种类型的淀粉，在约20-25°散射角处均存在一个或多个强峰。

天然淀粉出于多种原因而非热塑性。由于葡萄糖单元上存在大量羟基而使天然淀粉具有高度的亲水性。具体而言，直链淀粉溶于水，支链淀粉在水存在下溶胀。因而，天然淀粉在暴露于潮湿环境时在水中分解并失去其特性。羟基在淀粉链之间形成大量作用力强大的氢键，这些氢键使淀粉分子保持在一起并呈颗粒状。当加热时，淀粉在达到其结晶熔点之前发生热分解。因而，淀粉不能够通过常规的塑料设备进行熔融加工。

根据本发明的热塑性非晶淀粉通过对天然淀粉高度改性得到。所述热塑性非晶淀粉在多个重要方面不同于天然淀粉，包括明显降低的结晶度、颗粒大小、含水量和对水的敏感度。

通过使用有机增塑剂并在加热和剪切力下进行加工，可使天然淀粉改性并解构为热塑性非晶淀粉。适宜的增塑剂包括任何形成氢键或亲水性的有机分子，包括但不限于甘油、山梨糖醇、二醇类、麦芽糊精、乙二醇、丙二醇、尿素等。这些有机亲水性增塑剂穿透淀粉颗粒，在高温、高压和剪切作用下破坏淀粉的内部氢键。增塑剂的存在极大地降低或消除了淀粉与淀粉之间的相互作用，因为这种相互作用被淀粉与增塑剂之间的相互作用所代替。

由于增塑剂本身为亲水性或吸湿性，因而如果含量超出代替淀粉与淀粉之间氢键所需，则过量的增塑剂可能会吸引大气中的水分。因此，应准确计量增塑剂的量以最大程度地降低吸湿性。在各实施方式中，基于所述热塑性非晶淀粉的重量，增塑剂可为10-35％，更典型地为20-35％或27-32％。

改性淀粉的非晶性质通过20-25°(更典型地22-24°)(2θ)处不显示强衍射峰而得到证实，在天然淀粉的所有晶体形式中均存在这些强衍射峰。图1示出了热塑性非晶淀粉(GS-300,购自BiologiQ Inc.,Idaho,U.S.)的X-射线衍射图谱，该热塑性非晶淀粉通过对马铃薯淀粉(10％)和玉米淀粉(90％)的共混物进行改性并共混约27-32％(基于所得共混物的重量)甘油作为增塑剂而得到。作为对比，天然淀粉简单共混物(10％马铃薯淀粉和90％玉米淀粉)在约20-25°(或22-24°)处具有强衍射峰。图1还示出了与天然淀粉相比非晶淀粉具有更少且强度更小的衍射峰。除了约18°处的衍射峰以外，非晶淀粉表现为宽曲线而非尖锐的峰，这表明与天然淀粉相比结晶度明显降低。典型地，所述热塑性非晶淀粉的结晶度低于10％，或更典型地低于5％，或更典型地低于3％。与之相对，天然淀粉具有约50％的结晶度。

解构处理(包括加热、加压、剪切或其组合)还使淀粉的颗粒尺寸明显减小。通常，所述热塑性非晶淀粉具有小于2μm或更典型地小于1μm的颗粒大小。增塑剂与淀粉之间强烈的相互作用降低或消除了淀粉分子再结晶的趋势。较小的颗粒尺寸使得淀粉组分能够在显微水平上与聚苯乙烯组分相互作用并共混，从而提高均质性。

所述热塑性非晶淀粉具有极低的含水量。在不受限于理论的情况下，据信有机增塑剂很大程度上代替水分子与淀粉分子氢键结合。淀粉与有机增塑剂之间的强烈相互作用还避免了被水(包括大气中的水分在内)浸润。所述热塑性非晶淀粉可溶于沸水(但与天然淀粉相比花费更长时间)，可进行干燥并恢复低含水量和非晶态(即水不能够取代增塑剂)。典型地，所述热塑性非晶淀粉的含水量低于5％、或低于3％、或低于1％(w/w)，或者更典型地，低于0.5％(w/w)。

适宜的热塑性非晶淀粉的实例可以商品名ESR(“Eco Starch Resin”)或

购自BiologiQ。具体实例包括但不限于GS-270、GS-300和GS-250。在此将对这种ESR材料的具体特征进行更详细地描述。

ESR(淀粉类或淀粉类聚合物材料的实例)可由多种材料(例如混合物)形成，所述多种材料包括一种或多种淀粉。例如，所述一种或多种淀粉可由一种或多种植物制成，例如玉米淀粉、木薯淀粉(tapioca starch)、木薯生粉(cassava starch)、小麦淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉、高粱淀粉等。在各种实施方式中，淀粉类聚合物可由源自两种以上、三种以上或四种以上植物的淀粉混合物形成。在一些情况下，形成所述一种或多种淀粉类聚合物材料的物质也可包括增塑剂。在最终的一种或多种淀粉类聚合物材料中可存在一定量的水。

在一种实施方式中，所述一种或多种淀粉类聚合物材料可由多种材料形成，所述多种材料包括以重量计至少约65％、至少约70％、至少约75％或至少约80％的一种或多种淀粉。

用于形成所述一种或多种淀粉类聚合物材料的增塑剂可包括：聚乙二醇、山梨糖醇、甘油、多元醇增塑剂、不含羟基的氢键成键有机化合物、糖醇酸酐、动物蛋白、植物蛋白、脂肪酸、邻苯二甲酸酯、二甲基琥珀酸酯和二乙基琥珀酸酯以及相关的酯、三乙酸甘油酯、乙酸甘油酯、二乙酸甘油酯、丙酸甘油酯、二丙酸甘油酯、三丙酸甘油酯、丁酸酯、tearates、乳酸酯、柠檬酸酯、己二酸酯、硬脂酸酯、油酸酯、其它酸酯或它们的组合。在具体实施方式中，所述增塑剂可包括甘油。

在另一实施方式中，形成所述一种或多种碳水类聚合物材料的物质可包括以重量计至少约12％、至少约15％、至少约18％、至少约20％或至少约22％的增塑剂。另外，所述物质可包括以重量计不超过约35％、不超过约32％、不超过约28％或不超过约25％的增塑剂。

在一些情况下，所述最终的一种或多种淀粉类聚合物材料包含以重量计不超过约5％、不超过约4％、不超过约3％、不超过约2％或不超过约1％的水。此外，所述最终的一种或多种淀粉类聚合物材料可包含以重量计至少约0.1％、至少约0.3％、至少约0.6％或至少约0.8％的水。在示例性实例中，所述最终的一种或多种淀粉类聚合物材料包含以重量计约0.1％-约5％的水。在另一示例性实例中，所述最终的一种或多种淀粉类聚合物材料包含约0.4％-约2％的水。在又一示例性实例中，所述最终的一种或多种淀粉类聚合物材料可包含以重量计约0.5％-约1.5％的水。购自BiologiQ的ESR材料为这种最终淀粉类聚合物材料的实例，但应当理解的是购于他处的其它材料(例如未来某时)也可能适用。

ESR可以颗粒形式提供。GS-270的物理特性如以下表2所示。GS-270由约27％的甘油形成，所述最终产物的剩余部分基本上由作为起始原料的一种或多种淀粉形成或源于作为起始原料的一种或多种淀粉。

表2

以上所示GS-270的特性是对购自BiologiQ的其它ESR产品的一种示例，数值可能有些许不同。例如，购自BiologiQ的ESR产品通常可具有约70℃-约100℃的玻璃化转变温度。本领域技术人员应当理解玻璃化转变温度可作为结晶度的指征。其它特性类似地可能与所示GS-270的数值有些许不同(例如，±25％或±10％)。ESR具有非晶结构(例如，与普通生淀粉相比非晶度更高)。如上所述，ESR具有较低的含水量。随着ESR吸收水分，其表现出塑性并变柔软。从潮湿环境中取出时，所述材料变干并重新变硬(例如再次呈现低于约1％的含水量)。ESR(例如粒状)中存在的水分可在加工过程中以水蒸气形式排出。因而，鉴于ESR中的水分通常可在膜或其它制品形成过程中排出，由诸如ESR等淀粉类聚合物材料和诸如聚苯乙烯等石油化工类聚合物材料制成的片材会呈现更低的含水量。

淀粉类聚合物材料中如此低的含水量可能具有重要意义，因为在意图形成薄膜时含有大量的水分会导致与石油化工类聚合物材料不相容，随着水分的蒸发，在薄膜中造成孔隙并引发其它问题。

正如在可能具有较低含水量的一些常规TPS材料中所常见的，通过酯化不会使ESR材料实现低含水量。这种酯化可能成本高昂且操作复杂。

在较高温度下加工可能导致一定量的挥发性甘油释放出来(例如以烟雾形式可见)。粒料的干燥可通过引入干燥的热空气来进行，例如于60℃进行1-4小时。在进行加工之前应将粒料干燥至含水量低于约1％。ESR粒料可简单存放于装有干燥剂的密封容器之中，置于干燥之处并远离热源。

ESR除了具有热塑性以外还可具有触变性，即指材料于室温下为固体，但当加热、加压和/或摩擦移动时即像液体一样流动。有利的是，在标准塑料制造工艺中，可像石油化工类粒料一样使用ESR粒料。ESR材料能够表现出气体阻隔特性。使用这种ESR粒料制成的制品(例如膜)表现出氧气阻隔特性(例如参见实施例5的具体示例性结果)。全部利用可食用原料制备的ESR材料无毒、可食用。ESR可具有耐水性。例如，其能够在湿热条件下耐溶胀，以至于不会在5分钟内于沸水中完全溶解。ESR性质稳定，即使置于湿度较高的条件下，也不会表现出任何明显的回生，这种特性不同于许多其它的热塑性淀粉材料。若ESR存放于这种潮湿条件下，则可简单地将所吸收的过多水分蒸发掉，一旦含水量不高于约1％，即可将其用于形成膜或其它制品。

ESR具有极低的含水量。例如，即使生淀粉(例如用于形成ESR)通常可能含有约13重量％的水，但购自BiologiQ的最终ESR粒料含有低于约1％的水。ESR材料可生物降解，并且如本文所述，不仅淀粉类ESR材料可生物降解，而且与诸如聚苯乙烯等不可生物降解的其它聚合物共混时，所得共混材料也基本上完全可生物降解。这些结果十分令人惊讶且极为有利。本文的实施例证实了这些令人惊讶的结果。其它典型的热塑性淀粉材料在与其它聚合物共混时未声称具有或表现出这种特性。

ESR材料可具有一定的弹性，但其弹性可能低于许多其它聚合物(例如特别是石油化工类聚合物)。薄膜、片材和其它制品可由ESR与任意一种或多种所需石油化工类聚合物的共混物形成，可预期产生的弹性为共混组分的加权平均值。以下表3示出了各种标准塑料(“SP”)、各种“绿色”可再生塑料材料和ESR的断裂伸长率和弹性模量值以进行比较。表3中的ESR具有40MPa的拉伸强度。

表3

PLA(聚乳酸)为可堆肥化，是指其可在升温条件下(即堆肥条件)降解，但不可“生物降解”，即degrade into。以上列出的标识为“BP”的其它示例性材料既可生物降解也可堆肥化。FTC绿色指南规定，一种塑料除非其在“经使用被弃置之后”于“合理的时间长度”内(最新规定为5年内)降解，否则不能够妄称“可降解”。

如本文所述适于用作淀粉类聚合物材料的ESR材料基本上为非晶态。例如，生淀粉粉末(例如用于制备ESR和各种其它热塑性淀粉材料)具有约50％的晶体结构。购自BiologiQ的ESR材料在结晶度与非晶特性方面不同于许多其它市售的热塑性淀粉(TP9S)材料。例如，Kris Frost的博士论文“热塑性淀粉复合材料及共混物”(“ThermoplasticStarch Composites and Blends”)(2010年9月)中第62-63页阐述了“对于TPS特别值得关注的是加工过程中的完全糊化以及任何随后回生形成V型直链淀粉晶体的趋势”。Frost还继续陈述了“糊化包括通过与水以及通常所包含的其它增塑剂或改性聚合物一起加热而失去粒状结晶结构。回生是由于直链淀粉螺旋盘绕的重新缠绕。在糊化过程中被破坏的淀粉分子慢慢重新盘绕变为其原本的螺旋构型或新的称为V型的单螺旋构造，由此导致TPS膜迅速变脆并失去光学透明度”。因而，在将生淀粉制成TPS所采用的糊化处理之后，常规的TPS趋于重新形成结晶结构。相反，购自BiologiQ的ESR材料未重新形成结晶结构且未变脆。

与典型TPS材料相比，作为适于形成本申请所述制品的淀粉类聚合物材料的实例，ESR材料具有非晶态微观结构并具有如表2所示的物理性能。如X射线晶体学图谱所示，如本文所述的ESR材料与常规热塑性淀粉类材料相比具有更少的结晶，由此证实了常规TPS与ESR材料之间在分子结构上存在差异。同样如图1所示。

作为实例，根据本发明用于制备膜的淀粉类聚合物材料可具有低于约40％、低于约35％、低于约30％、低于约25％、低于约20％、低于约15％或低于约10％的结晶度。可采用任何合适的试验机制来确定结晶度，例如包括但不限于FTIR分析、X射线衍射法以及对称反射透射法。各种合适的试验方法对本领域技术人员而言是显而易见的。关于ESR的其它说明可获自美国专利公开No.2017/0362418，在此全部引入作为参考。

聚苯乙烯与热塑性非晶淀粉复合材料

可将本文所述的聚苯乙烯与热塑性非晶淀粉共混并进一步加工为可生物降解的热塑性复合材料。所述聚苯乙烯与热塑性非晶淀粉复合材料也称为“可生物降解聚苯乙烯复合材料”。如本文更详细地讨论，可使用常规塑料设备将这种保留了聚苯乙烯热塑性和机械性能的复合材料挤出成型为各种厚度例如约0.010-0.090英寸的片材(“约”是指低于和高于给定值20％以内)。

在各种实施方式中，所述聚苯乙烯部分占复合材料的至少一半或全部。在更具体的实施方式中，所述聚苯乙烯部分占复合材料重量的约50-90％，而所述热塑性非晶淀粉占复合材料重量的约10-50％。在其它实施方式中，所述聚苯乙烯部分占复合材料重量的约55-85％，而所述热塑性非晶淀粉占复合材料重量的约15-45％。更典型地，所述聚苯乙烯部分占复合材料重量的约60-80％，而所述热塑性非晶淀粉占复合材料重量的约20-40％。具体而言，所述热塑性非晶淀粉衍生自一种或多种天然淀粉且在20-25°(2θ)处不显示X射线衍射峰；或者所述热塑性非晶淀粉衍生自一种或多种天然淀粉且在22-24°(2θ)处不显示X射线衍射峰。

在更具体的实施方式中，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料包括含水量低于1％(w/w)的热塑性非晶淀粉。

在其它更具体的实施方式中，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料包括结晶小于10％的热塑性非晶淀粉。

在其它实施方式中，可使复合材料母料具有更高的热塑性非晶淀粉含量，可进一步与聚苯乙烯进行共混以达到预期比例。例如，母料可包含等量的聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉(50:50)。

在一些实施方式中，可加入一种或多种增容剂，以进一步增强聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉的混溶性。术语“增容剂”是指在热成型回收操作中用于促进一种或多种聚合物再挤出的组合物、化合物等，所述增容剂使可能是两种或更多种的不同聚合物在再挤出过程中提供均匀或更均匀的熔体。可用于本发明实施方式的增容剂例如包括苯乙烯和聚烯烃的嵌段共聚物、经马来酸苷改性的可生物降解聚烯烃(例如聚丁二烯)、脂肪酸柠檬酸酯、甘油酯等。

所述增容剂的有益用量可为所述聚合物重量的约0.05％至约10％，更典型地，约1％至约7％，但也可采用其它浓度，有效地使所述两种或更多种聚合物保持混溶且更均匀即可。

在具体实施方式中，所述增容剂可以是苯乙烯单体单元与橡胶或聚烯烃单体单元的双嵌段或三嵌段中等分子量共聚物。实例包括直链三嵌段共聚物，例如苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)(如购自台湾TSRC公司的TAIPOL^TM 7126)和苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)。

因而，各实施方式优选利用一种或多种增容剂提供均匀混合物形式的聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉复合材料。通过加热(例如360-440°F)和施加剪切力(挤出或捏合)，将石油化工类聚合物和淀粉类聚合物共混为均匀的复合材料，其中所述两种主要组分的混溶性在显微水平或甚至分子水平上达到最大化。

均质度可通过差式扫描量热法(DSC)评定。均匀或可混溶的共混物与未共混或不可混溶的聚苯乙烯和淀粉相比表现出更少或不同的玻璃化转变温度。

在包括淀粉类聚合物材料和石油化工类聚合物材料的材料混合物中可包含其它添加剂。例如，在所述材料混合物中可包含有助于制品生物降解的添加剂，例如各种UV和OXO可降解添加剂，包括Enso的

Bio-Tec Environmental的ECMBiofilms的ECM母料颗粒1M、或可生物降解201和/或可生物降解302

此外，在所述材料混合物中可加入提高制品强度特性的其它添加剂。可使用诸如杜邦的

Strong添加剂。在各实施方式中，在所述材料混合物中一种或多种添加剂的含量以重量计可为至少约0.5％、至少约1％、至少约1.5％、至少约2％、至少约2.5％、至少约3％或至少约4％。在另一些实施方式中，在所述材料混合物中一种或多种添加剂的含量以重量计可不超过约10％、不超过约9％、不超过约8％、不超过约7％、不超过约6％或不超过约5％。在示例性实例中，在所述材料混合物中一种或多种添加剂的含量以重量计可为约0.2％至约12％。在另一示例性实例中，在所述材料混合物中一种或多种添加剂的含量以重量计可为约1％至约10％。在另一实例中，在所述材料混合物中一种或多种添加剂的含量以重量计可为约0.5％至约4％。在又一示例性实例中，在所述材料混合物中一种或多种添加剂的含量以重量计可为约2％至约6％。

可生物降解性

所述聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉的热塑性复合材料可生物降解或可堆肥化。如本文所用，“可生物降解”是指任意有机材料(包括聚合物、聚合物共混物或复合材料)在好氧或厌氧条件下能够被生物体(例如微生物和/或自然环境因素)分解为CO₂、水、甲烷、无机化合物或生物质。在一些实施方式中，本发明的复合材料符合美国ASTM标准对可堆肥塑料的要求(ASTM D6400-99)，该标准与德国DIN标准以及即将发布的欧洲(CEN)标准一致。还可采用ASTM标准ASTM D5338、ASTM 5988、ASTM 5511,ASTM D7475,ASTM 5526或ASTM D6691确定生物降解性。

如实施例4和5中所作的更详细讨论，所述聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉复合材料在好氧和厌氧条件下均能够生物降解。

“可生物降解”与“可堆肥化”存在差别。可堆肥化材料可能满足以下标准中的一项或多项：(1)崩解(即破碎为经筛选不可分辨的碎片并安全地承载生物同化和微生物生长的能力)；(2)按照ASTM D6400-04试验方法测定，经过180天碳向二氧化碳的转化率达到至少约60％的固有生物降解性；(3)安全(即在最终堆肥和土壤中没有任何生态毒理学证据，可作为植物生长载体)；以及(4)无毒性(即土壤中重金属浓度低于调控值的约50％)。典型地，堆肥是一个可管理或可控的分解过程，在此过程中，可生物降解材料转变为称为堆肥的腐殖质状物质，即：有机物质中高温好氧分解为诸如二氧化碳、水、矿物质和稳定有机物(堆肥或腐殖质)等分解产物。本文所述可生物降解复合材料的可堆肥性可按照ASTM D6400-04测试方法测定。

在一些实施方式中，可将其它可生物降解树脂引入所述热塑性复合材料以辅助降解。所述其它树脂的实例包括但不限于聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基烷酸酯和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯。在各具体实施方式中，所述一种或多种其它可生物降解树脂的含量可不超过10％，或者更典型地不超过5％。在一些实施方式中，所述其它可生物降解树脂可占所述复合材料的约1-5％(w/w)，或者更典型地2-4％(w/w)。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)可生物降解，可按照常规由石油类原料制备或完全由生物琥珀酸(bioPBS)制备。

聚羟基烷酸酯(PHA)是通过糖类或脂类的细菌发酵自然产生的直链聚酯类。其通过细菌产生并存储碳和能量。该族系中可对超过150种的不同单体进行组合，来提供性质极为不同的材料。这些塑料可生物降解并用于制造生物塑料。

聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)为可生物降解无规共聚物，具体而言是己二酸、1,4-丁二醇和对苯二甲酸二甲酯的共聚酯。PBAT由多家不同制造商生产并以商品名

(来自BASF)而为人所知。

这些真正的可生物降解塑料(例如bioPBS、PHA和PBAT)分解为天然元素或化合物，例如二氧化碳、甲烷、水、无机化合物，或经微生物同化分解为生物质(例如微生物对塑料分子的酶促作用)。

另一方面，聚苯乙烯不易分解。然而，在所述热塑性非晶淀粉(基于其淀粉来源极易生物降解)存在下，聚苯乙烯组分可变为可生物降解或可堆肥化。如本文所述，与天然淀粉相比，所述热塑性非晶淀粉表现出明显降低的结晶度(基本上为非晶)。聚苯乙烯同样为非晶，共混处理(通过加热和施加剪切力)制成均质复合材料。在不受限于理论的情况下，据信所用淀粉类聚合物材料的这种非晶态微观结构可使得所述复合材料的石油化工类组分(聚苯乙烯)的至少一部分随淀粉类组分一同分解。换言之，消化淀粉类聚合物的微生物将消化与淀粉链缠绕在一起的聚苯乙烯链。

在一些实施方式中，所述可生物降解复合材料可进行生物甲烷潜力测试(Biomethane Potential Testing(BMP))，以甲烷产生总潜力百分数的形式根据甲烷产生确定厌氧生物降解的潜力。在一些情况下，可按照ASTM 5511标准，利用生物甲烷潜力测试预测试验样品的可生物降解性，可采取ASTM 5511标准中的一种或多种条件进行生物甲烷潜力测试。例如，生物甲烷潜力测试可在约52℃的温度下进行。另外，生物甲烷潜力测试可采取一些不同于ASTM 5511的条件。例如，生物甲烷潜力测试可采用含有约50-60重量％水和约40-50重量％有机固体的接种物。在具体示例性实例中，用于生物甲烷潜力测试的接种物可含有约55重量％的水和约45重量％的有机固体。生物甲烷潜力测试还可在其它温度下进行，例如约35-55℃或者约40-50℃。

挤塑片材及机械性能

如本文所述，所述聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉可按照前述配比共混(例如55-85％聚苯乙烯如HIPS和15-45％淀粉如ESR或NuPlastiQ)并进行处理(通过加热和施加剪切力)来形成复合材料。可加入例如占所述共混物总重最多10％的一种或多种增容剂。还可加入其它增塑剂以进一步改变所述复合材料的物理及机械性能。

所述复合材料可用于采用常规聚苯乙烯的任何应用或任何制品制造。

在一种实施方式中，所得复合材料可挤塑为各种厚度(例如0.01-0.09英寸)的片材。可通过挤出机的线速度和修边速度控制片材的厚度。参见实施例1。

厚度为0.02-0.09英寸时，由所述热塑性复合材料挤塑成型的片材具有与相同厚度的未共混HIPS相当的抗弯强度(例如断裂模量或弯曲强度)。参见实施例3。

与HIPS基片材类似，可生物降解聚苯乙烯复合材料挤塑片材也是直接印刷(例如喷墨印刷)或转印(热箔或冷箔)的良好基材。

在一些实施方式中，这些片材适于制成可快速、安全地固定并收紧柔性软袋颈部的塑料封袋构件。传统的封袋构件通常是由聚苯乙烯(例如HIPS)制成的塑料小薄片。本发明的聚苯乙烯复合材料是传统封袋构件的可生物降解替代品。由于所述复合材料具有与未共混HIPS相当的机械性能，因而所有用于制造封袋构件的常规设备和用于封袋的装配线均可用于复合材料基封袋构件。

图2示出了一种传统封袋构件(100)，其包括塑料主体(110)(例如HIPS)、束袋中心孔(120)，该孔与狭窄的置入开口(130)相连。置入开口(130)接纳柔性软袋(未示出)的颈部，随后该柔性软袋的颈部被束于中心孔(120)内。所述封袋构件可通过美国专利No.3,164,249、3,164,250、4,333,566、4,999,969和4,911,293披露的任意方法进行常规制备。典型地，本发明的封袋构件可如下制造：挤出所述可生物降解复合树脂，形成约0.02-0.09英寸厚的扁平树脂卷材；由所述扁平树脂卷材形成一个或多个多重封口带；将所述多重封口带分成单个封袋构件。

所述挤塑片材的厚度可根据封袋构件的特定类型而改变。适宜的厚度包括0.02-0.09英寸、0.02-0.08英寸、0.02-0.06英寸、0.03-0.05英寸、0.02英寸、0.03英寸、0.04英寸、0.05英寸、0.06英寸、0.07英寸、0.08英寸或0.09英寸。

通过使用根据本发明的可生物降解复合材料代替传统聚苯乙烯树脂(例如HIPS)，可制造可生物降解的封袋构件。图3示出了由可生物降解复合树脂形成的封袋构件的一个实施方式。如图所示，封袋构件(200)具有树脂主体(210)，该主体具有束袋中心孔(220)和置入开口(230)，其中所述置入开口与所述束袋中心孔相连以限定连续空间，并且其中所述树脂主体(210)为聚苯乙烯(例如HIPS)与热塑性非晶淀粉(例如ESR GS-270)的可生物降解复合材料(240)。

另一实施方式提供了多重封口带。图4示出了具有多个封袋构件(200)(图中仅示出两个)的多重封口带(400)。所述封袋构件(200)与图3所示的封袋构件相同，不同之处在于两个相邻的封袋构件(200)通过一个或多个凸耳(240)连接。可破坏这些凸耳使封袋构件(200)相互分开。凸耳可为任何构型，可承受机械加工并可在施加外力时断开即可。例如参见US4,333,566。

对于厚度小于0.03英寸的薄片，这种片材更加柔软并获得了不同于厚片的应用。例如，约0.01英寸的薄片可用作园艺标牌(吊牌或插地标牌)或标签、作物标识、缠绕式标牌和设施标牌(木质)。尤为有利的是这些标牌耐用而最终可生物降解，因此无需将其从植物上取下。

一种具体实施方式提供了可生物降解标签，其包括具有可印刷表面的扁平树脂主体，其中所述扁平树脂主体包含本文所述任一实施方式的可生物降解聚苯乙烯复合材料，其中所述扁平树脂主体不超过0.03英寸厚。在其它实施方式中，所述扁平树脂主体为约0.01-0.028英寸厚。任选地，所述可生物降解标签在与印刷表面相对的表面之上可含有粘结剂。

在其它实施方式中，由柔性薄片制成的带材可用作可进行捆扎或缠绕的封袋构件；或者直接用于捆扎和包封农产品。

薄片可能要求所述可生物降解复合材料包含更多的增塑剂以应对淀粉所赋予的脆性。

实施例

实施例1

制备20％ESR、71％PS 825E、2％bioPBS、7％SEBS 7126构成的复合材料(试验样品2020)，并将其挤塑成型为030密耳(0.03英寸)厚，不添加着色剂或掺混物。挤塑成型过程中的热分布如下所示：

在挤塑成型过程中控制线速度和修边速度以保持给定厚度。例如，对于030密耳片材，线速度可为46.0英尺/分钟(fpm)，修边速度为46.7fpm。对于057密耳片材，线速度和修边速度分别为23.7fpm和24.3fpm。对于072密耳片材，线速度和修边速度为19.5fpm和21.1fpm。

将挤塑片材老化或固化24-72小时。

实施例2

对030密耳片进行ASTM D-638试验，以评估沿纵向和横向的拉伸强度。作为参照例，还制备了未共混HIPS(100％PS 825E)并进行了试验。表4示出了纵向数据。图5示出了横向数据。如表所示，所述可生物降解复合材料制成的挤塑片材表现出弱于参照例的拉伸强度。

表4纵向

表5横向

实施例3

对030密耳片进行ASTM D-790试验，以评估沿纵向和横向的抗弯强度。作为参照例，还制备了未共混HIPS(100％PS 825E)并进行了试验。

表6示出了纵向数据。图7示出了横向数据。如表所示，所述可生物降解复合材料制成的挤塑片材表现出与参照例相当的抗弯强度。

表6纵向

表7横向

实施例4

好氧生物降解

对根据本发明一种实施方式的聚苯乙烯和热塑性非晶淀粉复合材料的可生物降解性进行试验。按照ASTM D5538-11由Eden研究实验室(阿尔布开克，新墨西哥州)进行该试验，ASTM D5538-11是通过考虑气体逸出测定塑料材料在高固体浓度好氧消化条件下好氧生物降解性的标准试验方法。更具体地，该试验监测好氧有机体(接种物)暴露于试验材料时的微生物活性水平。如果接种物认定试验材料为营养源，则以气体逸出形式记录活性的提高。监测逸出气体例如CO₂和CH₄的体积(例如通过水中置换法测定)和组成(例如通过气相色谱测定)。

将试验样品一式三份，相对三个或四个一式三份的参照例进行试验。在该实施例中，正参照例为纤维素，纤维素具有制作完好的可生物降解图谱(生物降解率作为时间的函数)。负参照例为100％HIPS。试验样品为71％HIPS、20％ESR(包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)增容剂和BioPBS)和1％颜料构成的复合材料。试验样品和负参照例均为30密耳(0.03英寸)厚，相同尺寸的带材为0.5英寸长。

接种物为试验机构开发的专有共混物。该接种物包含来自垃圾填埋场的土壤。该接种物提供背底参照例。

试验运行了177天。表8示出了背底参照例、正参照例、负参照例和试验样品的累积降解物体积和组成。如表8所示，负参照例(如预期所料)未发生任何程度的降解。正参照例也如预期所料在试验期限内完全降解。出乎意料的是，在针对背底参照例进行调整之后，试验样品尽管具有高含量的HIPS但仍几乎完全降解。

表8

	接种物	负参照例	正参照例	试验样品
					累积气体体积(mL)	2579.0	1895.7	100661.3	31300.5
CO<sub>2</sub>百分率(％)	75.6	69.	84.2	86.6
					CO<sub>2</sub>体积(mL)	1948.6	1310.9	8475.5	27119.5
CO<sub>2</sub>质量(g)	3.83	2.58	16.65	53.27
					样品质量(g)	1,000	10	10	20.0
理论样品质量(g)	0.0	8.6	4.2	16.3
					生物降解质量(g)	1.04	0.70	4.54	14.53
生物降解率(％)		-4.0	82.9	82.5
					经调整后的生物降解率(％)		-4.8	100.0	99.6

图5示出了正参照例、负参照例和试验样品的生物降解率随时间的变化。如图所示，正参照例在20天内大幅降解并在试验期结束时完全降解。负参照例在任何时刻均未发生任何程度的降解。另一方面，试验样品持续稳定地降解并最终达到与正参照例相同的降解率。该实施例表明本发明所述复合材料能够在6个月内在好氧条件下完全生物降解。

实施例5

厌氧生物降解性

按照ASTM D5511进行厌氧条件下的生物降解，ASTM D5511是通过考虑气体逸出测定塑料材料在高固体浓度厌氧消化条件下厌氧生物降解性的标准试验方法。该试验按照与实施例5相似的方式进行，不同之处在于在厌氧条件下进行。典型地，接种物(如在土壤中)同时含有好氧微生物和厌氧微生物。微生物活性不同，根据氧气水平，一种可相对另一种占优。厌氧条件下的生物降解与好氧条件下的生物降解相比通常花费明显更长的时间。因而，ASTM D5511协定通常模拟垃圾填埋场中的生物降解。

试验最初运行了177天。表9示出了背底参照例、正参照例、负参照例和试验样品的累积降解物体积和组成。如表9所示，负参照例未发生任何程度的降解。正参照例在试验期限内完全降解。试验样品尽管具有高含量的HIPS但仍发生了降解，但与好氧条件下的降解相比(参见实施例4)在相同时期内降解程度较低。

表9

	接种物	负参照例	正参照例	试验样品
					累积气体体积(mL)	2913.7	3348.6	11065.4	11019.2
CH<sub>4</sub>百分率(％)	33.6	38.0	41.5	44.8
					CH<sub>4</sub>体积(mL)	980.0	1273.6	4592.1	4934.5
CH<sub>4</sub>质量(g)	0.70	0.91	3.28	3.52
					CO<sub>2</sub>百分率(％)	44.2	39.3	41.4	38.2
CO<sub>2</sub>体积(mL)	1288.2	1315.6	4577.4	4207.8
					CO<sub>2</sub>质量(g)	2.53	2.58	8.99	8.27
样品质量(g)	10	10	10	20.0
					理论样品质量(g)	0.0	8.6	4.2	16.3
生物降解质量(g)	1.22	1.39	4.91	4.90
					生物降解率(％)		2.0	87.6	22.5
*经调整后的生物降解率(％)		2.3	100.0	25.7

图6示出了正参照例、负参照例和试验样品的生物降解率在最初的177天内随时间的变化。如图所示，正参照例在20天内大幅降解并在试验期结束时完全降解(类似于好氧条件下的降解)。负参照例在任何时刻均未发生任何程度的降解。尽管与好氧条件相比降解程度降低，但试验样品仍展现出持续稳定的降解曲线，暗示着在更长的试验期限内将进一步降解的趋势。该实施例表明本发明所述复合材料能够在厌氧条件下稳定地生物降解。尽管与好氧条件下的生物降解相比厌氧条件下的生物降解较慢，但降解趋势表明在更长的试验期限内能够实现进一步的生物降解。

表10示出了经过额外增加的168天生物降解之后(总试验期为345天)的试验结果。如表所示，与最初177天试验期限结束时的25.7％相比，试验样品明显进一步降解(调整后为46％)。

表10

	接种物	负参照例	正参照例	试验样品
					累积气体体积(mL)	3448.9	3179.0	11736.4	16638.3
CH<sub>4</sub>百分率(％)	36.5	36.5	42.5	48.3
					CH<sub>4</sub>体积(mL)	1257.3	1158.8	4984.5	8031.8
CH<sub>4</sub>质量(g)	0.9	0.83	3.56	5.74
					CO<sub>2</sub>百分率(％)	42.7	39.7	41.0	36.6
CO<sub>2</sub>体积(mL)	1471.3	1262.6	4814.8	6092.6
					CO<sub>2</sub>质量(g)	2.89	2.48	9.46	11.97
样品质量(g)	10	10	10	20.0
					理论样品质量(g)	0.0	8.6	4.2	16.3
生物降解质量(g)	1.46	1.30	5.25	7.57
					生物降解率(％)		-1.9	89.8	37.4
*经调整后的生物降解率(％)		-2.1	100.0	41.6

图7示出了在345天的试验期限内正参照例、负参照例和试验样品的生物降解率随时间的变化。如图所示，试验样品在整个时间段内持续而稳定地降解。降解趋势与图6所示一致，由此进一步表明在延长的时间期限内可实现完全的生物降解。

以上所述各实施方式可进行组合以提供进一步的实施方式。在此引入本说明书中提及和/或申请数据页中列出的所有美国专利、美国专利申请公开文件、美国专利申请、外国专利、外国专利申请以及非专利公开出版物的全部内容作为参考。可对所述实施方式的各方面进行改进，如有必要，应用所述各专利、专利申请和公开出版物的构思来提供更进一步的实施方式。

可针对以上详细说明对所述实施方式作出如是及其它改变。总之，在所附权利要求中，所用术语不应视为将所述权利要求限定于说明书及权利要求中披露的具体实施方式，而应视为包括所有可能的实施方式以及权利要求所涉及等同物的全部范围。因而，所述权利要求不受限于所披露的内容。

本申请依据35U.S.C.§119(e)要求2017年4月7日提交的美国临时申请NO.62/483,109的权益，在此引入该申请的全部内容作为参考。

Claims

1.可生物降解聚苯乙烯复合材料挤塑片材，所述可生物降解聚苯乙烯复合材料包括：

55-85％(w/w)聚苯乙烯；和

15-45％(w/w)热塑性非晶淀粉；其中所述热塑性非晶淀粉衍生自一种或多种天然淀粉并且在20-25°(2θ)处不显示X射线衍射峰，以及

其中所述挤塑片材为0.01-0.09英寸厚。

2.根据权利要求1所述的挤塑片材，其中所述热塑性非晶淀粉含有占所述热塑性非晶淀粉重量不足1％(w/w)的水。

3.根据权利要求1或2所述的挤塑片材，其中所述热塑性非晶淀粉具有低于10％的结晶。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的挤塑片材，其中所述热塑性非晶淀粉衍生自一种或多种天然淀粉并且还包括与所述一种或多种天然淀粉形成氢键的增塑剂。

5.根据权利要求4所述的挤塑片材，其中所述增塑剂为甘油、山梨糖醇、二醇类、麦芽糊精、乙二醇、丙二醇、尿素或它们的组合。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的挤塑片材，其中所述可生物降解聚苯乙烯复合材料还包括增容剂。

7.根据权利要求6所述的挤塑片材，其中所述增容剂为苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的挤塑片材，其中所述可生物降解聚苯乙烯复合材料还包括可生物降解树脂添加剂。

9.根据权利要求8所述的挤塑片材，其中所述可生物降解树脂添加剂为聚丁二酸丁二醇酯、聚羟基烷酸酯、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯或它们的混合物。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的挤塑片材，其中所述聚苯乙烯为聚苯乙烯-聚丁二烯共聚物。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的挤塑片材，其中所述热塑性非晶淀粉衍生自两种以上天然淀粉的共混物。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的挤塑片材，其中所述聚苯乙烯占70-80％的含量。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的挤塑片材，其具有约0.01-0.03英寸的厚度。

14.根据权利要求1-12中任一项所述的挤塑片材，其具有约0.02-0.09英寸的厚度。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的挤塑片材作为封口构件、标签或标牌的用途，所述封口构件例如农产品或柔性软袋的封口构件。

16.可生物降解封袋构件，其包括：

扁平树脂主体，其具有置入开口和束袋中心孔，其中所述置入开口与所述束袋中心孔相连以限定连续空间，并且其中所述扁平树脂主体包含权利要求1-12中任一项所述的可生物降解聚苯乙烯复合材料，其中所述扁平树脂主体为0.03-0.09英寸厚。

17.可生物降解标签，其包括：

具有可印刷表面的扁平树脂主体，其中所述扁平树脂主体包含权利要求1-12中任一项所述的可生物降解聚苯乙烯复合材料，其中所述扁平树脂主体为0.01-0.03英寸厚。

18.根据权利要求17所述的可生物降解标签，其在与所述可印刷表面相对的表面之上包含粘结剂。