來源于棕櫚科的屬的樹的葉鞘的熔融加工的聚合物組合物的制作方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及新聚合物，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。【
背景技術：
】[0002]在本領域中，已知生物學聚合物基體組分（polymericmatixcomponents)，例如聚乳酸（PLA)和聚羥基鏈燒酸醋（polyhydroxylalkanoates，PHA)。如此處所使用的術語"基體組分"涉及能夠形成聚合結構的化合物。這些化合物形成聚合物的基體。此類基體也可通過多個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，例如補強（reinforcement)和填料材料。此類材料不對基體作出貢獻，而被認為是惰性組分，嵌入基體中。此處關于術語"生物學組分"表示組分是生物來源的，即，來自動物、植物或微生物來源，優選植物來源的。術語"生物可降解的"此處指的是如在MUller等（Biopolymers0nline(2005)10,365-374)當中描述的來自ASTM小組委員會D20-96的定義，表示所述材料可通過自然環境中的微生物或其它生物學手段降解或分解，優選沒有另外的能量的添加，同時形成〇)2和水以及生物質。在缺氧條件下，也可形成CH4。在降解時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標準指南ASTMD6954-01/04所測定的。術語"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]根據以上標準，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工業生物降解用的ASTMD6400標準，在專門的工業降解車間（plant)中進行。進一步，工業降解的PLA和PHA污染現有的塑料回收流程，而且不得不將這些工業生物可降解塑料從傳統的碳類塑料和家庭可堆肥材料（homecompostablematerials)中分離。例如PLA產品的降解在自然中耗費至少大約1年至數年，因此此類制品仍然可造成環境污染。【
發明內容】[0004]本發明提供與現有技術相比改進的聚合物。[0005]根據本發明，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，來源于棕櫚科的屬（genusArecaceae)的樹的葉鞘的材料、特別是來源于檳榔（betelpalm,Arecacatechu)的葉鞘的材料。[0006]棕櫚科（Arecaceae)是在例如印度常見的樹。檳榔樹每條莖具有7-12片葉，每年自然掉4次。這些葉收集于林業環境中或者由在種植園中種植檳榔果的農民收集。這些葉用作例如補強材料，但大部分被當作廢物而燒掉。鞘材料已知用作例如杯、碟、盤等制品的制備，如同例如WO2004/056544所描述的。為此，使鞘材料（也命名為柄材料）潤濕并在蒸汽壓力下受壓。然而，既沒有描述也沒有提出聚合物材料。術語"葉鞘"是本領域已知的，且指葉的與樹莖相接觸、延伸至葉與樹接合的環形接合部的部分。當樹落葉時，鞘失去與莖的接觸。鞘部分可例如手工地與葉部分相分離。術語"葉鞘來源的材料"理解為包括例如通過磨削等獲得的葉鞘的顆粒（particulate)，顆粒可進一步加工成例如如下文將要討論的丸粒。[0007]驚奇地發現此類基體組分的使用造成具有形態穩定性并且根據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%的木質素，并且基本上不含纖維素（即，少于5w/w%，優選少于lw/w%)。不受任何理論解釋的限制，認為此半纖維素與木質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。半纖維素和木質素二者均出乎意料地被當作能夠形成聚合結構或者至少對此作出貢獻的化合物。與纖維素相反，半纖維素具有相當短的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。認為半纖維素的支化結構顯著地對半纖維素從熔體聚合的性能作出貢獻。纖維素僅包含7000-15,000個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強材料。[0009]在引人注目的實施方式中，本發明的聚合物包含第二聚合物基體組分。已發現在已知的聚合物中，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的品質，特別是關于生物可降解性、材料強度和撓性，特別是當第二基體組分包含熱塑性聚合物時。[0010]熱塑性聚合物優選選自由聚乳酸（PLA)、聚羥基鏈烷酸酯（PHA)、聚丙烯（PP)、聚對苯二甲酸乙二醇酯（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-苯乙稀（ABS)組成的組，不過，任何熱塑性聚合物或其組合可用作本發明的聚合物中的第二聚合物基體組分。根據本發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。發現第一聚合物基體組分，即棕櫚科樹的葉鞘材料、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、特別是聚乳酸優選作為第二聚合物基體組分，這是因為已驚奇地發現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。通過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，隨之避免對分解聚乳酸的高溫度高濕度處理的工業設施的需求。通過將聚乳酸和葉鞘材料共混，可在低成本輕易地分解聚合物。家庭分解和傳統的填埋現成為可能，并且由于相對高的半纖維素和木質素的含量，聚合物非常適于沼氣的形成。對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，產生與相應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]當第一和第二組分均為生物可降解時，可獲得與由單獨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選5-100:95-0。這表示在共混物中，優選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，應當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當理解為第二和任何另外的聚合物基體組分共同的值。優選第一組分使用盡可能高的含量。技術人員將容易地能夠為了聚合物共混物的設想目標而確定第一聚合物基體組分和第二組分之間的最優重量比例。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選5-70:95-30,更優選10-50:90-10,甚至更優選40-60:60-40。已發現對于具有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，上述優點是明顯的。[0013]在另一個優選的實施方案中，本發明的聚合物包含一種或多種非基體組分。通過并入非基體組分，必須使用較少的基體組分，隨之降低成本，或者可補強聚合物，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。技術人員知道適合的非基體組分，例如填料或補強材料。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劑、肥料、或漂白劑、著色劑、芳香劑、焙干生物質（torrefiedbiomass)。[0014]任何在本領域中已知且適于并入聚合物的填料和補強材料是適合的。技術人員將能夠從已知的填料和補強材料中選擇。填料優選選自由滑石、粘土、沙、金屬如鋅和鋁組成的組，且補強材料優選選自由纖維例如玻璃纖維、尼龍纖維和有機纖維組成的組，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)二者中的補強材料。[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，已經表明根據本發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，聚合物優選包含基于熔體的總重量為至少20w/w%、優選至少30w/w%、更優選至少40w/w%的第一聚合物基體組分。[0017]在另一個實施方案中，本發明提供制備本發明的聚合物的方法，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。現已發現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前第1頁1 2 3 4 5