來(lái)源于棕櫚科的屬的樹(shù)的葉鞘的熔融加工的聚合物組合物的制作方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及新聚合物，涉及該聚合物的制備方法，涉及包含所述聚合物的制品，涉及此類制品的制備方法，涉及丸粒（pellets)及其制備方法、特別是在聚合物、尤其是上述聚合物的制備中的使用，以及涉及在聚合物材料的制備中作為基體（matrix)組分的材料的使用?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]在本領(lǐng)域中，已知生物學(xué)聚合物基體組分（polymericmatixcomponents)，例如聚乳酸（PLA)和聚羥基鏈燒酸醋（polyhydroxylalkanoates，PHA)。如此處所使用的術(shù)語(yǔ)"基體組分"涉及能夠形成聚合結(jié)構(gòu)的化合物。這些化合物形成聚合物的基體。此類基體也可通過(guò)多個(gè)此類不同的化合物制成，從而形成聚合物共混物。為此，可將另外的聚合物基體組分（polymermatrixcomponent)與第一基體組分共混。除了基體以外，聚合物可包含其它非基體材料，例如補(bǔ)強(qiáng)（reinforcement)和填料材料。此類材料不對(duì)基體作出貢獻(xiàn)，而被認(rèn)為是惰性組分，嵌入基體中。此處關(guān)于術(shù)語(yǔ)"生物學(xué)組分"表示組分是生物來(lái)源的，即，來(lái)自動(dòng)物、植物或微生物來(lái)源，優(yōu)選植物來(lái)源的。術(shù)語(yǔ)"生物可降解的"此處指的是如在MUller等（Biopolymers0nline(2005)10,365-374)當(dāng)中描述的來(lái)自ASTM小組委員會(huì)D20-96的定義，表示所述材料可通過(guò)自然環(huán)境中的微生物或其它生物學(xué)手段降解或分解，優(yōu)選沒(méi)有另外的能量的添加，同時(shí)形成〇)2和水以及生物質(zhì)。在缺氧條件下，也可形成CH4。在降解時(shí)生物可降解材料因而損失重量。重量損失越快，生物可降解性越好。生物可降解性是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)指南ASTMD6954-01/04所測(cè)定的。術(shù)語(yǔ)"聚合物基體組分"意圖反映在聚合物中能夠形成聚合物基體的，即，形成聚合物的聚合物骨架的組分。[0003]根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，PLA和PHA均被定義為生物可降解的聚合物，但是，其降解或分解要求高的溫度和濕度，這意味著降解常常以高成本和能量消耗以及根據(jù)工業(yè)生物降解用的ASTMD6400標(biāo)準(zhǔn)，在專門(mén)的工業(yè)降解車間（plant)中進(jìn)行。進(jìn)一步，工業(yè)降解的PLA和PHA污染現(xiàn)有的塑料回收流程，而且不得不將這些工業(yè)生物可降解塑料從傳統(tǒng)的碳類塑料和家庭可堆肥材料（homecompostablematerials)中分離。例如PLA產(chǎn)品的降解在自然中耗費(fèi)至少大約1年至數(shù)年，因此此類制品仍然可造成環(huán)境污染?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0004]本發(fā)明提供與現(xiàn)有技術(shù)相比改進(jìn)的聚合物。[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供新聚合物，所述聚合物包含作為第一聚合物基體組分的，來(lái)源于棕櫚科的屬（genusArecaceae)的樹(shù)的葉鞘的材料、特別是來(lái)源于檳榔（betelpalm,Arecacatechu)的葉鞘的材料。[0006]棕櫚科（Arecaceae)是在例如印度常見(jiàn)的樹(shù)。檳榔樹(shù)每條莖具有7-12片葉，每年自然掉4次。這些葉收集于林業(yè)環(huán)境中或者由在種植園中種植檳榔果的農(nóng)民收集。這些葉用作例如補(bǔ)強(qiáng)材料，但大部分被當(dāng)作廢物而燒掉。鞘材料已知用作例如杯、碟、盤(pán)等制品的制備，如同例如WO2004/056544所描述的。為此，使鞘材料（也命名為柄材料）潤(rùn)濕并在蒸汽壓力下受壓。然而，既沒(méi)有描述也沒(méi)有提出聚合物材料。術(shù)語(yǔ)"葉鞘"是本領(lǐng)域已知的，且指葉的與樹(shù)莖相接觸、延伸至葉與樹(shù)接合的環(huán)形接合部的部分。當(dāng)樹(shù)落葉時(shí)，鞘失去與莖的接觸。鞘部分可例如手工地與葉部分相分離。術(shù)語(yǔ)"葉鞘來(lái)源的材料"理解為包括例如通過(guò)磨削等獲得的葉鞘的顆粒（particulate)，顆?？蛇M(jìn)一步加工成例如如下文將要討論的丸粒。[0007]驚奇地發(fā)現(xiàn)此類基體組分的使用造成具有形態(tài)穩(wěn)定性并且根據(jù)ASTMD6954-01/04指南在正常自然條件下生物可降解的有利的聚合物材料。[0008]檳榔（Arecacatechu)的葉鞘材料包含，基于總鞘重量為30_70w/w%的、特別是35-65w/w%的半纖維素和10-30w/w%的、特別是13-25w/w%的木質(zhì)素，并且基本上不含纖維素（即，少于5w/w%，優(yōu)選少于lw/w%)。不受任何理論解釋的限制，認(rèn)為此半纖維素與木質(zhì)素的比例和纖維素的缺失或接近缺失的組合賦予葉鞘材料特別是檳榔的葉鞘材料以熱塑性，并使得此材料能夠形成聚合物基體。半纖維素和木質(zhì)素二者均出乎意料地被當(dāng)作能夠形成聚合結(jié)構(gòu)或者至少對(duì)此作出貢獻(xiàn)的化合物。與纖維素相反，半纖維素具有相當(dāng)短的500-3000單位的支化糖鏈，包含糖：葡萄糖、木糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖和阿拉伯糖。認(rèn)為半纖維素的支化結(jié)構(gòu)顯著地對(duì)半纖維素從熔體聚合的性能作出貢獻(xiàn)。纖維素僅包含7000-15,000個(gè)葡萄糖分子的大的直鏈。纖維素因此不能夠聚合，但可用作填料或者補(bǔ)強(qiáng)材料。[0009]在引人注目的實(shí)施方式中，本發(fā)明的聚合物包含第二聚合物基體組分。已發(fā)現(xiàn)在已知的聚合物中，其基體組分很大部分可由如上所定義的第一聚合物基體組分代替，賦予已知聚合物以改進(jìn)的品質(zhì)，特別是關(guān)于生物可降解性、材料強(qiáng)度和撓性，特別是當(dāng)?shù)诙w組分包含熱塑性聚合物時(shí)。[0010]熱塑性聚合物優(yōu)選選自由聚乳酸（PLA)、聚羥基鏈烷酸酯（PHA)、聚丙烯（PP)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚氯乙烯（PVC)、聚苯乙烯（PS)、聚偏乙烯(polyvinylidene，PV)、聚碳酸醋（PC)、丙稀腈-丁二稀-苯乙?。ˋBS)組成的組，不過(guò)，任何熱塑性聚合物或其組合可用作本發(fā)明的聚合物中的第二聚合物基體組分。根據(jù)本發(fā)明由第一基體組分和第二組分的組合、任選地與另外的基體組分結(jié)合而制備的聚合物，與僅基于第二聚合物基體組分的聚合物相比，顯著地更加有成本效率。發(fā)現(xiàn)第一聚合物基體組分，即棕櫚科樹(shù)的葉鞘材料、特別是檳榔的葉鞘材料，顯著地有助于第二聚合物基體組分的聚合物，且能夠替代其中的一部分。生物可降解的聚合物、特別是聚乳酸優(yōu)選作為第二聚合物基體組分，這是因?yàn)橐洋@奇地發(fā)現(xiàn)生物可降解的聚合物、特別是聚乳酸，在家庭或戶外的生物可降解性顯著地改進(jìn)。通過(guò)將作為第一組分的葉鞘材料與例如聚乳酸等共混，可獲得在自然情況下生物可降解的聚合物制品，隨之避免對(duì)分解聚乳酸的高溫度高濕度處理的工業(yè)設(shè)施的需求。通過(guò)將聚乳酸和葉鞘材料共混，可在低成本輕易地分解聚合物。家庭分解和傳統(tǒng)的填埋現(xiàn)成為可能，并且由于相對(duì)高的半纖維素和木質(zhì)素的含量，聚合物非常適于沼氣的形成。對(duì)于其它生物可降解的聚合物例如聚羥基鏈烷酸酯也同樣如此。對(duì)于非生物可降解的基體組分，例如PP、PET等，其與作為如上所定義的第一基體組分的葉鞘材料的共混，產(chǎn)生與相應(yīng)的不含所述第一基體組分的聚合物相比相等或相似的品質(zhì)的聚合物共混物。有趣的是，已觀察到將第一基體組分與非生物可降解的聚合物例如聚丙烯共混，獲得新聚合物，其中前者非生物可降解的聚合物取得生物可降解性。[0011]當(dāng)?shù)谝缓偷诙M分均為生物可降解時(shí)，可獲得與由單獨(dú)的第二聚合物基體組分制備的聚合物的生物可降解性相比改進(jìn)的生物可降解性。[0012]第一聚合物基體組分和第二組分之間的重量比優(yōu)選5-100:95-0。這表示在共混物中，優(yōu)選5至lOOw/w%是第一聚合物基體組分，且95-Ow/w%是第二組分。但是，應(yīng)當(dāng)理解也可共混另外的聚合物基體組分；在這種情形中，第二聚合物基體組分的值應(yīng)當(dāng)理解為第二和任何另外的聚合物基體組分共同的值。優(yōu)選第一組分使用盡可能高的含量。技術(shù)人員將容易地能夠?yàn)榱司酆衔锕不煳锏脑O(shè)想目標(biāo)而確定第一聚合物基體組分和第二組分之間的最優(yōu)重量比例。為此，第一聚合物基體組分與第二聚合物基體組分的重量比例優(yōu)選5-70:95-30,更優(yōu)選10-50:90-10,甚至更優(yōu)選40-60:60-40。已發(fā)現(xiàn)對(duì)于具有50:50或甚至更高的重量比的檳榔葉鞘衍生材料和聚乳酸的共混物，即具有葉鞘材料的含量比聚乳酸更高的共混物，上述優(yōu)點(diǎn)是明顯的。[0013]在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的聚合物包含一種或多種非基體組分。通過(guò)并入非基體組分，必須使用較少的基體組分，隨之降低成本，或者可補(bǔ)強(qiáng)聚合物，或者兩者皆有。"非基體組分"此處定義為不參與聚合、并且不是基體的一部分但嵌入其中的組分。技術(shù)人員知道適合的非基體組分，例如填料或補(bǔ)強(qiáng)材料。為了提供生物可降解的聚合物，所述非基體組分也是生物可降解的。也可并入其它添加劑，例如如下面將要討論的殺蟲(chóng)劑、肥料、或漂白劑、著色劑、芳香劑、焙干生物質(zhì)（torrefiedbiomass)。[0014]任何在本領(lǐng)域中已知且適于并入聚合物的填料和補(bǔ)強(qiáng)材料是適合的。技術(shù)人員將能夠從已知的填料和補(bǔ)強(qiáng)材料中選擇。填料優(yōu)選選自由滑石、粘土、沙、金屬如鋅和鋁組成的組，且補(bǔ)強(qiáng)材料優(yōu)選選自由纖維例如玻璃纖維、尼龍纖維和有機(jī)纖維組成的組，例如特別是植物纖維，如大麻、槿麻（cenaf)、黃麻、亞麻、棉花、劍麻、椰子皮、椰肉的纖維，以及檳榔果殼的纖維。技術(shù)人員知道適合的材料。[0015]同樣，檳榔例如檳榔果殼的纖維已知為合成聚合物（Srinivasa等，2011;MaterialsandDesign32,pp.2469-2475)或生物可降解的聚合物如聚乳酸（Tao等，Trans.NonferrousMet.Soc.China(0001)，19,pp.651-655)二者中的補(bǔ)強(qiáng)材料。[0016]非基體材料可按至多約20w/w%的量存在于已知的聚合物中。但是，已經(jīng)表明根據(jù)本發(fā)明的作為第一聚合物基體組分的葉鞘衍生材料可按高得多的比例存在。認(rèn)為葉鞘材料的熱塑性有助于該特征，因此只需使用少得多的第二聚合物基體組分，或者甚至將之完全地或絕大部分地由葉鞘材料代替。為此，聚合物優(yōu)選包含基于熔體的總重量為至少20w/w%、優(yōu)選至少30w/w%、更優(yōu)選至少40w/w%的第一聚合物基體組分。[0017]在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明提供制備本發(fā)明的聚合物的方法，包含制備至少第一聚合物基體組分的熔體，以及如果存在的第二聚合物基體組分的熔體的步驟。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)鞘材料可在聚合物中用作基體材料。此外，首先熔融所述材料，因而獲得聚合物熔體。這與如上文所述的其中用蒸汽將葉鞘材料壓成板或其它形式的當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 4 5