基于大型水生植物的生物塑料制造技术

生物塑料组合物可包含某些可生物降解和可再生组分。在一些实例中，该生物塑料组合物包括在与一种或多种类型的可生物降解或耐用热塑性聚合物的混合物中的至少一种水生大型植物生物质，该水生大型植物生物质可包含蛋白质和糖类的天然组合物。该水生大型植物组合物可为混合的生物塑料提供聚合和增强性质的平衡，这一般不能由陆地原料如大豆粉或玉米淀粉显示。这样的生物塑料组合物可采用挤出、注射模塑、加压模制等形成模制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】生物塑料组合物可包含某些可生物降解和可再生组分。在一些实例中，该生物塑料组合物包括在与一种或多种类型的可生物降解或耐用热塑性聚合物的混合物中的至少一种水生大型植物生物质，该水生大型植物生物质可包含蛋白质和糖类的天然组合物。该水生大型植物组合物可为混合的生物塑料提供聚合和增强性质的平衡，这一般不能由陆地原料如大豆粉或玉米淀粉显示。这样的生物塑料组合物可采用挤出、注射模塑、加压模制等形成模制品。【专利说明】基于大型水生植物的生物塑料 该申请要求享有于2011年8月24日提交的美国临时申请号为61/526,814的申 请的权益，其全部内容在此引入作为参考。
本公开内容涉及聚合材料，以及更具体地，涉及包含大型水生植物（macrophyte) 生物质的聚合材料。
技术介绍
在我们现代消费社会，塑料作为用于包括包装的大多数应用的首选材料已经在市 场占主导地位。此现象并不是完全无根据的，因为常规的塑料强度强，同时保持低重量，且 提供了对由水、化学物质、阳光和细菌引起的降解的耐受性，还提供了电绝缘和热绝缘。所 有这些属性使得常规塑料对许多应用是多用途的；然而它们也带来了环境问题。HIPS(高 抗冲聚苯乙烯），一种通常使用的塑料聚合物采用主要来自作为能源的天然气的99. 8GJ的 能量来生产1，〇〇〇千克树脂。这样的资源消耗进一步地升高，因为常规的塑料在产生HIPS 树脂的该高耗能工艺中由原油这一日益减少的资源作为化学前体来生产。除了这些消耗问 题外，树脂生产工艺进一步通过产生进入大气、水和地面的废品来阻碍环境。这些废品中的 一部分已知是有毒的，其他能渗出的有害的化合物将来引起地下水资源污染。此外，生产之 后，使得常规塑料在商业性应用中具有吸引力的同样的属性又进一步通过防止生物降解来 产生进一步的环境代价，这增大了垃圾填埋场的需求和规模，以便于数量渐增的塑料进入 城市固体废物料流。 这些问题的一个解决方案是回收塑料，这能通过延长材料的使用而减少填埋场的 填埋，并因此减少化学物质的渗出。然而，这本身具有固有的能量消耗。一项关于由HIPS 制成的包装材料的研究表明需要18. 9MJ来产生1千克的回收材料，成本大约是由原料生产 相同的产品的成本的23. 5%。因此，虽然回收确实显著地降低了生产原生的塑料材料的环境 成本，但其本身也有环境方面的缺点。这些问题使得常规的塑料在例如包装和短期使用产 品等应用（其中产生并丢弃大量的塑料材料）中不再是可持续的解决方案。如果存在提供 类似塑料性质、又不具有与一般的塑料相关的环境影响的材料，这将是合乎需要的。
技术实现思路
大体上，本公开内容涉及一种生物塑料组合物，其包括与热塑性聚合物结合的大 型水生植物生物质材料。该大型水生植物生物质材料可以是由水生作物采集的干燥（例如 脱水的）大型水生植物。大型水生植物材料的实例包括但不限于浮萍、水蕨（water fern)、 水浮莲、水风信子、狐尾藻（water milfoil)、眼子菜（pond weed)、南方茨藻（southern naiad)、水草、金鱼藻（horn wort)、荷花、睡莲、水柳、阔叶慈燕、奥昂蒂（orontium)和黑藻。 该热塑性聚合物可以是由各种可再生或不可再生单体来源形成的合成热塑性聚合物，可以 是可生物降解或不可生物降解的。附加地或者替代地，该热塑性聚合物可以是天然聚合物， 例如由动物烙炼加工（renderings)或植物产生。以组合形式，该大型水生植物生物质材料、 热塑性聚合物和其他所需的添加剂可以提供能形成许多不同产品的坚固的生物塑料组合 物。此处描述的能由生物塑料组合物形成的示例性的产品包括但不限于农用薄膜、园艺容 器和产品、包装容器和薄膜、机动车零部件、地毯和地板组件、建筑材料、电器部件和外壳、 电子器件包装和油漆以及涂料容器。 如本公开内容所述的基于大型水生植物的组合物可显示出与由非可再生石油化 工原料形成的传统塑料组合物类似的性质，然而以比石油化工原料低的成本和低的环境影 响由可再生材料形成。例如，该基于大型水生植物的组合物可结合大型水生植物生物质作 为低成本的非石油基原料，但仍然显示出许多塑料消费者所要求的性能特征。与那些与聚 合物结合时劣化热塑性聚合物的性能的一些生物质材料相反，大型水生植物生物质材料已 经确定为用于形成热塑性组合物的合适的原料。不希望受到任何具体理论的约束，相信包 括例如生物质中天然蛋白质分子的组成和结构的大型水生植物生物质的组成和结构提高 了结合大型水生植物生物质的所得生物塑料组合物的本体性质。不是在较高价值的热塑 性聚合物中起到仅仅填料的作用，该大型水生植物生物质能补足并增强热塑性聚合物的性 质。 尽管生物塑料组合物能使用各种不同的技术制备，在一些实例中，该组合物通过 将细研磨的大型水生植物生物质粉末与热塑性聚合物粉末直接挤出混合（compounding)从 而产生混合的热塑性树脂来制备。在后续的用途中，该组合物能加工成需要的最终结构，如 模塑或挤出为三维制品形式、薄膜、纤维和非织造材料。 在一个实例中，描述了包含大型水生植物生物质和热塑性聚合物的生物塑料组合 物。根据该实例，该大型水生植物生物质构成生物塑料组合物的大于5重量％以及该热塑 性聚合物构成该生物塑料组合物的小于95重量％。 在另一个实例中，描述了基本上由生物塑料组合物的大约10重量％到大约85重 量％的大型水生植物生物质和生物塑料组合物的大约90重量％到大约15重量％的热塑性 聚合物组成的生物塑料组合物。根据该实例，大型水生植物生物质限定粒径从大约1微米 到大约300微米，以及将大型水生植物生物质与热塑性聚合物均匀地混合。 在另一个实例中，描述了这样的方法，包括将大型水生植物生物质与热塑性聚合 物混合以形成生物塑料组合物。根据该实例，将大型水生植物生物质与热塑性聚合物混合 包括将一定量的大型水生植物生物质与一定量的热塑性聚合物混合使得大型水生植物生 物质构成生物塑料组合物的大于5重量％以及热塑性聚合物构成生物塑料组合物的小于95 重量 0/〇。 在另一个实例中，描述了包括由生物塑料组合物形成制品的方法。根据该实例， 该生物塑料组合物包含大型水生植物生物质和热塑性聚合物，该大型水生植物生物质构成 生物塑料组合物的大于5重量％以及该热塑性聚合物构成该生物塑料组合物的小于95重 量％。 还描述了由根据本公开内容的生物塑料组合物形成的制品。这样的制品可通过挤 出、注入或加压模制、铸膜、挤出纤维或长丝形成，且包括织造或非织造结构。 一个或多个实例的细节在附图和下面的说明中提出。其他特征、目标和优点将由 说明书、附图以及权利要求是显而易见的。 【专利附图】【附图说明】 图1显示来自测试的三个示例性大型水生植物样品的示例性组成数据。 图2显示由包含100%大型水生植物的生物质、无额外的基础树脂或增塑剂的样品 的动态力学分析结果。 图3显示了包含80%大型水生植物生物质、具有20%丙三醇增塑剂的样品的动态 力学分析结果。 图4显示了例如浮萍生物塑料混合物的示例性拉伸性质。 图5A和5B分别显示了具有示例性合成聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物塑料组合物，其包含：大型水生植物生物质；和热塑性聚合物，其中该大型水生植物生物质构成该生物塑料组合物的大于5重量%以及该热塑性聚合物构成该生物塑料组合物的小于95重量%。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏拉杰·夏尔马，瑞安·W·亨特，马克·阿什顿·泽勒，
申请(专利权)人：阿尔吉斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US