TWI823145B - 可分解環保型聚酯膜及其環保型聚酯組合物 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種環保型聚酯膜及其環保型聚酯組合物。環保型聚酯組合物包含70重量百分比至99重量百分比的聚合原料，其中聚合原料包含40重量百分比至50重量百分比的二羧酸單元以及50重量百分比至60重量百分比的二元醇單元；1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引劑；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化劑；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔質無機粒子。環保型聚酯膜包括一熱封層以及至少一聚酯膜層，其形成於所述熱封層上。熱封層以及聚酯膜層的材質為環保型聚酯組合物，且熱封層與至少一所述聚酯膜層具有不同的聚合原料。
Description
本發明涉及一種聚酯組合物，特別是涉及一種環保型聚酯膜及其環保型聚酯組合物。
在主鏈上具有酯基官能團的聚合物統稱為聚酯(polyester)，在現有技術中，聚酯通常指的是聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)，其具有質量輕、耐衝擊不易碎裂以及透明度高等特性，是最為廣泛應用於寶特瓶或是食物包裝膜的塑膠，也是七大類塑膠垃圾分類中的第一類。
儘管PET可以被回收再熔融抽絲後作為PET再生材料所製成的聚酯纖維；然而，回收並無法完全解決塑膠濫用以及造成環境汙染的問題。近年來，世界各國除了提倡塑膠減量等政策之外，也致力於研發如何分解塑膠的方法。
於2016年，在日本大阪府堺市一家寶特瓶回收廠中發現了一株細菌幾乎能夠完全分解PET塑膠，並將此種細菌命名為「Ideonella sakaiensis 201-F6」，又被稱為大阪堺菌。自此，聚酯塑膠製品應可以通過大阪堺菌的消化分解，以自然的形式回到生態系統中；然而，由於大阪堺菌分解聚酯的速度還是過於緩慢，面對過於大量的聚酯塑膠垃圾，仍然無法適時消化。
故，如何通過結構設計的改良，來加快大阪堺菌分解PET塑膠
垃圾的速度，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種環保型聚酯膜及其環保型聚酯組合物。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種環保型聚酯組合物，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單元以及50重量百分比至60重量百分比的二元醇單元；1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引劑；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化劑；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔質無機粒子。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種環保型聚酯膜，其包括一熱封層以及至少一聚酯膜層，其形成於所述熱封層上。其中，所述熱封層以及至少一所述聚酯膜層為所述環保型聚酯組合物所形成，且所述熱封層與至少一所述聚酯膜層具有不同的聚合材料。
在本發明的一實施例中，所述二羧酸單元包含間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、環己烷二羧、萘二羧酸或其組合；以及，所述二元醇單元包含甲二醇、1,4-環己烷二甲醇、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、異丁二醇、1,2-異丁二醇、1,3-異丁二醇、1,1-異丁二醇、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、二甘醇或其組合。
在本發明的一實施例中，所述二羧酸單元包含30重量百分比至
49重量百分比的對苯二甲酸以及1重量百分比至10重量百分比的間苯二甲酸，且所述二元醇單元為新戊二醇。
在本發明的一實施例中，所述微生物吸引劑為生物可分解聚合物是選自於由聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己內酯(PCL)、聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯(PBAT)以及聚乙烯醇(PVA)所組成的群組。
在本發明的一實施例中，所述微生物吸引劑有含有機分解助劑是選自於由乳糖、半乳糖、琥珀酸酯、蘋果酸酯、天冬氨酸酯以及呋喃酮衍生物所組成的群組。
在本發明的一實施例中，所述氧化劑是選自過氧化氫、脲過氧化氫、尿素、碳酸鹽、過碘酸、過碘酸鹽、過氯酸、過氯酸鹽、過溴酸、過溴酸鹽、過硼酸、過硼酸鹽、過錳酸、過錳酸鹽、過硫酸鹽、溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽、碘酸、過氧化硫酸銨、過氧化苯甲醯、過氧化鈣、過氧化鋇、過氧化鈉以及過氧化脲中的至少一種。
在本發明的一實施例中，所述多孔質無機粒子包括二氧化矽、氧化鋁或其組合。
在本發明的一實施例中，所述多孔質無機粒子的表面修飾有親水性基團。
在本發明的一實施例中，所述親水性基團為OH基、CONH2基、SO3H基、COOH基或其組合。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的環保型聚酯膜及其環保型聚酯組合物，其能通過“1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引劑；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化劑；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔質無機粒子”的技術方案，讓環保型聚酯組合物的成分中具有
能夠促進微生物分解的材料，當使用完畢以環保型聚酯組合物所製成的用品(例如：寶特瓶)後，將其置於適當的分解環境中，則環保型聚酯組合物可以主動吸引微生物聚集，藉以加速微生物分解聚酯的速度。
更進一步來說，具備有生物可分解的能力的所述可分解聚合物可以是藉由可不斷重複取得的天然資源，如微生物、動物、植物所製成的聚合物。所述生物可分解聚合物具有傳統塑膠的物理特性，可以代替以石油為基質的傳統塑膠，相較於傳統塑膠更為環境友善。
值得注意的是，所述有機分解助劑具有吸引自然環境中的微生物趨近的效果，以促進所述環保型聚酯組合物加速被微生物分解。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
B:微生物吸引劑
F:環保型聚酯膜
O:氧化劑
P:多孔質無機粒子
10:熱封層
20、20’:聚酯膜層
圖1為本發明第二實施例的環保型聚酯膜的其中一態樣的剖面示意圖。
圖2為本發明第二實施例的環保型聚酯膜的另外一態樣的剖面示意圖。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“環保型聚酯膜及其環保型聚酯組合物”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在
不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
除非另外定義，否則本文中使用的所有技術及科學術語，都具有與本領域技術人員通常所理解含義相同的含義。當術語以單數形式出現時，涵蓋此術語的複數形式。
除非另有指示，否則本文中提到的所有百分比都為重量百分比。當提供一系列上、下限範圍時，涵蓋所提到的範圍的所有組合，如同明確列出各組合。
[第一實施例]
本發明第一實施例提供一種環保型聚酯組合物，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劑、0.1重量百分比至1重量百分比的氧化劑和0.1重量百分比至10重量百分比的多孔質無機粒子。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單元以及50重量百分比至60重量百分比的二元醇單元。
進一步而言，聚合原料用於合成聚酯。其中，可以依需求選用合適的二羧酸單元以及二源醇單元來合成可以被微生物(例如：大阪堺菌)分解的聚酯塑膠，例如：聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)。
詳細而言，二羧酸單元可以是間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸、環己烷二羧、萘二羧酸或其組合；而二元醇單元可以是甲二醇、1,4-環己烷二甲醇、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、異丁二醇、1,2-異丁二醇、1,3-異丁二醇、1,1-異丁二醇、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、二甘醇或其組合。然而，這些細節只是本實施例所提供可行的實施方式，而並非用以限定本發明。
於本實施例中，二羧酸單元為30重量百分比至49重量百分比的對苯二甲酸以及1重量百分比至10重量百分比的間苯二甲酸，以及，二元醇單元為新戊二醇。
由於聚酯分子的構成多為碳氫長鏈，缺乏容易被分解的官能基團，且其酯基上鍵結有化學特性極為穩定的苯環，造成聚酯的親水性不佳，酯基也難以被水解。因此，本發明的環保型聚酯組合物包含微生物吸引劑，較佳為具有親水性的碳源、氮源，例如：澱粉、蛋白質及可生物降解原料等，增加環保型聚酯組合物的親水性，藉以吸引微生物的聚集以及加速微生物分解環保型聚酯組合物的速度。
當微生物吸引劑的比例低於1重量百分比的時候，並不足以能夠讓吸引足夠量的微生物來幫助聚酯分解；然而，當微生物吸引劑的比例高於30重量百分比的時候，則會容易弱化聚酯的結構強度。因此，1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引劑可以確保吸引微生物聚集以及在使用時的聚酯結構強度。
氧化劑的添加可以讓環保型聚酯組合物處於被分解處理狀態時，可以加速分子結構瓦解。舉例而言，氧化劑可以是選自過氧化氫、脲過
氧化氫、尿素、碳酸鹽、過碘酸、過碘酸鹽、過氯酸、過氯酸鹽、過溴酸、過溴酸鹽、過硼酸、過硼酸鹽、過錳酸、過錳酸鹽、過硫酸鹽、溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽、碘酸、過氧化硫酸銨、過氧化苯甲醯、過氧化鈣、過氧化鋇、過氧化鈉以及過氧化脲中的至少一種。於本實施例中，氧化劑為過氧化氫，增加聚酯組合物的親水性。
進一步而言，多孔質無機粒子本身的微孔結構讓環保型聚酯組合物處於被分解處理狀態時，能夠提供微生物一較佳的生長環境，藉以促進微生物的繁殖，進而加速環保型聚酯組合物的分解。多孔質無機粒子可以是二氧化矽、氧化鋁或其組合。值得一提的是，為了提供微生物更佳的生長環境，可在多孔質無機粒子的表面上修飾有親水性基團，例如：醯胺基(CONH2基)、羧基(COOH)、磺基(SO3H)、羥基(OH)或其組合。於本實施例中，多孔質無機粒子為二氧化矽。然而，這些細節只是本實施例所提供可行的實施方式，而並非用以限定本發明。
本發明的環保型聚酯組合物可以用於作為寶特瓶、食品包裝膜等塑膠容器或製品。
[第二實施例]
參閱圖1所示，本發明第二實施例提供一種環保型聚酯膜F，其包括一熱封層10以及至少一形成於熱封層10上的聚酯膜層20，於本實施例中，聚酯膜層20的數量為兩層。其中，熱封層和每層聚酯膜層20為如本發明第一實施例所述的環保型聚酯組合物所形成。值得一提的是，熱封層10與每層聚酯膜層20具有不同的聚合原料，舉例而言，於本實施例中，熱封層10的二羧酸單元為間苯二甲酸、對苯二甲酸、鄰苯二甲酸，且二元醇單元為1,3-異丁二醇、1,1-異丁二醇、戊二醇；而每層聚酯膜層20的二羧酸單元為間苯二甲酸、對苯二甲酸，且二元醇單元為乙二醇；換言之，環保型聚酯膜F的每一
層材質中一定會包含1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引劑B；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化劑O；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔質無機粒子P。
進一步而言，每層聚酯膜層20可以具有相同或不同的聚合原料，舉例而言，圖1所示的環保型聚酯膜F，其兩層聚酯膜層20具有相同的聚合原料；而參閱圖2所示的環保型聚酯膜F，其兩層聚酯膜層20、20’具有不同的聚合原料。
環保型聚酯膜F的具體製備方法可以是使用雙軸延伸加工共擠多層膜方式製備。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。
於具體實施時，當使用完畢環保型聚酯膜後，將其置於一適當的分解環境中，例如：埋入含有微生物的土壤中；首先，微生物會受到微生物吸引劑的吸引，先將微生物吸引劑消化分解利用，則會讓環保型聚酯膜產生無數個微小孔洞，藉此增加接觸面積；同時，多孔質無機粒子能夠提供微生物良好的培養環境，促使微生物繁殖，藉以加速分解；再者，氧化劑可以加速化學反應，將環保型聚酯膜碎裂成微小碎片，幫助微生物分解環保型聚酯膜。
[分解測試]
測試實驗例1的生物可分解保鮮膜於海水中的分解率；本測試是將實驗例1的生物可分解保鮮膜放置於海水中30天。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的環保型聚酯膜及其環保型聚酯組合物，其能通過“1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引劑；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化劑；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔質無機粒子”的技術方案，讓環保型聚酯組合物的成分中具有能夠促進微生物分解的材料，當使用完畢以環保型聚酯組合物所製成的用品(例如：寶特瓶)後，將其置於適當的分解環境中，則環保型聚酯組合物可以主動吸引微生物聚集，藉以加速微生物分解聚酯的速度。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
B:微生物吸引劑
F:環保型聚酯膜
O:氧化劑
P:多孔質無機粒子
10:熱封層
20:聚酯膜層
Claims (13)
- 一種環保型聚酯組合物，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單元以及50重量百分比至60重量百分比的二元醇單元；1重量百分比至30重量百分比的微生物吸引劑；0.1重量百分比至1重量百分比的氧化劑，其中，所述氧化劑是選自過氧化氫、脲過氧化氫、尿素、碳酸鹽、過碘酸、過碘酸鹽、過氯酸、過氯酸鹽、過溴酸、過溴酸鹽、過硼酸、過硼酸鹽、過錳酸、過錳酸鹽、過硫酸鹽、溴酸鹽、氯酸鹽、亞氯酸鹽、鉻酸鹽、碘酸鹽、碘酸、過氧化硫酸銨、過氧化苯甲醯、過氧化鈣、過氧化鋇、過氧化鈉以及過氧化脲中的至少一種；以及0.1重量百分比至10重量百分比的多孔質無機粒子。
- 如請求項1所述的環保型聚酯組合物，其中，所述二羧酸單元包含30重量百分比至49重量百分比的對苯二甲酸以及1重量百分比至10重量百分比的間苯二甲酸，且所述二元醇單元為新戊二醇。
- 如請求項1所述的環保型聚酯組合物，其中，所述微生物吸引劑是選自於由聚乳酸、聚羥基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內酯、聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯以及聚乙烯醇所組成的群組。
- 如請求項1所述的環保型聚酯組合物，其中，所述微生物吸引劑包含一有機分解助劑，所述有機分解助劑是選自於由乳糖、半乳糖、琥珀酸酯、蘋果酸酯、天冬氨酸酯以及呋喃酮 衍生物所組成的群組。
- 如請求項1所述的環保型聚酯組合物，其中，所述多孔質無機粒子包括二氧化矽、氧化鋁或其組合。
- 如請求項1所述的環保型聚酯組合物，其中，所述多孔質無機粒子的表面修飾有親水性基團。
- 如請求項6所述的環保型聚酯組合物，其中，所述親水性基團為OH基、CONH2基、SO3H基、COOH基或其組合。
- 一種環保型聚酯膜，其包括：一熱封層；以及至少一聚酯膜層，其形成於所述熱封層上；其中，所述熱封層以及至少一所述聚酯膜層為如請求項1所述的環保型聚酯組合物所形成，且所述熱封層與至少一所述聚酯膜層具有不同的聚合原料。
- 如請求項8所述的環保型聚酯膜，其中，所述微生物吸引劑是選自於由聚乳酸、聚羥基烷酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚己內酯、聚對苯二甲酸-己二酸-丁二醇酯以及聚乙烯醇所組成的群組。
- 如請求項8所述的環保型聚酯膜，其中，所述微生物吸引劑包含一有機分解助劑，所述有機分解助劑是選自於由乳糖、半乳糖、琥珀酸酯、蘋果酸酯、天冬氨酸酯以及呋喃酮衍生物所組成的群組。
- 如請求項8所述的環保型聚酯膜，其中，所述多孔質無機粒子包括二氧化矽、氧化鋁或其組合。
- 如請求項8所述的環保型聚酯膜，其中，所述多孔質無機粒子的表面修飾有親水性基團。
- 如請求項12所述的環保型聚酯膜，其中，所述親水性基團為OH基、CONH2基、SO3H基、COOH基或其組合。
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2021
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