由乙酸纤维素制成的可生物降解的组合物和制品制造技术

公开了可热成型且可生物降解的乙酸纤维素组合物，其包含至少一种乙酸纤维素、至少一种增塑剂和至少一种附加组分，该附加组分选自填料、添加剂、可生物降解的聚合物、稳定剂或气味改性剂。该组合物形成膜、片材和制品。片材和制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由乙酸纤维素制成的可生物降解的组合物和制品

技术介绍

[0001]废物处理是一个众所周知的全球性问题，特别是在可接受的时间限制内不被认为是可生物降解的大量消费品，例如塑料或聚合物。公众希望通过回收、再利用或以其它方式减少流通或垃圾填埋场中的废物量，来将这些类型的废物纳入更新的产品中。这对于一次性塑料制品/材料尤其如此。
[0002]随着针对一次性塑料(如吸管、外带杯和塑料袋)的环境归宿的消费者情绪成为一种全球趋势，世界各地的发达国家和发展中国家都在考虑/颁布塑料禁令。例如，仅在美国，禁令已经从塑料购物袋扩展到吸管、餐具和蛤壳式包装。其它国家甚至已经采取了更极端的措施，例如在整个欧盟范围内选定的十种一次性制品名单被禁止、限制使用、或被强制要求扩大生产者责任。因此，行业领导者、品牌所有者和零售商已经做出雄心勃勃的承诺，在未来几年内实施可回收、可再利用或可堆肥的包装。尽管在一些应用中需要可回收材料，但其它应用更适于可堆肥和/或可生物降解的材料，例如当制品被食物污染时或当由于废物管理系统不完善而大量泄漏到环境中时。
[0003]市场需要具有对于其预期用途而言足够的性能特性并且可堆肥和/或可生物降解的一次性消费品。
[0004]提供具有这种特性以及还具有显著含量的可再生、回收和/或再利用材料的产品将是有益的。

技术实现思路

[0005]本申请公开了可熔融加工且可生物降解的乙酸纤维素组合物，其包含至少一种乙酸纤维素、至少一种增塑剂和至少一种附加组分，该附加组分选自填料、添加剂、可生物降解的聚合物、稳定剂或气味改性剂，
[0006]其中基于组合物的总重量，该至少一种增塑剂以10wt％
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25wt％的量存在，
[0007]其中基于可生物降解的聚合物和乙酸纤维素的总组合量，该可生物降解的聚合物以0wt％
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小于50wt％的量存在，
[0008]其中当根据ASTM D6400在工业堆肥条件下测试时，该乙酸纤维素组合物是可生物降解的，并且
[0009]其中当该乙酸纤维素组合物形成10密耳的膜时，该膜在不超过12周内表现出至少90％的崩解，是根据说明书中描述的崩解测试方案测量的。
[0010]本申请还公开了另外的组合物、制品和方法。
附图说明
[0011]图1描述了实例36、实例37和Foamazol 73S的重量损失曲线。
具体实施方式
[0012]乙酸纤维素
[0013]在实施例中，用于本专利技术的乙酸纤维素可以是本领域已知的且可生物降解的任何乙酸纤维素。可用于本专利技术的乙酸纤维素通常包含以下结构的重复单元：
[0014][0015]其中R1、R2和R3独立地选自氢或乙酰基。对于纤维素酯，取代水平通常以取代度(DS，degree of substitution)表示，其为每个脱水葡萄糖元(AGU，anhydroglucose unit)的非OH取代基的平均数。通常，常规纤维素在每个AGU单元中含有三个可被取代的羟基；因此，DS的值可以在0至3之间。天然纤维素是一种大的多糖，即使在制浆和纯化之后，聚合度也在250
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5,000之间，因此最大DS为3.0的假设是近似正确的。由于DS是统计平均值，因此值1不能保证每个AGU具有单个取代基。在一些情况下，可能存在未被取代的脱水葡萄糖单元，一些具有两个取代基，一些具有三个取代基，并且通常该值为非整数。总DS定义为每个脱水葡萄糖单元的所有取代基的平均数。每个AGU的取代度也可以指特定的取代基，例如羟基或乙酰基。在实施例中，n是25至250、或25至200、或25至150、或25至100、或25至75的范围内的整数。
[0016]在本专利技术的实施例中，乙酸纤维素具有至少2个脱水葡萄糖环，并且可具有至少50至最多5,000个脱水葡萄糖环，或至少50至小于150个脱水葡萄糖环。每个分子的脱水葡萄糖单元数定义为乙酸纤维素的聚合度(DP，degree of polymerization)。在实施例中，纤维素酯的比浓对数黏度(IV，inherent viscosity)可以为约0.2至约3.0分升/克、或约0.5至约1.8、或约1至约1.5，是在25℃的温度下在100ml 60/40重量比的苯酚/四氯乙烷溶液中对0.25克样品所测量的。在实施例中，可用于本专利技术的乙酸纤维素的DS/AGU可以为约1至约2.5、或1至小于2.2、或1至小于1.5，且取代酯为乙酰基。
[0017]乙酸纤维素可以通过本领域已知的任何方法制备。在Kirk
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Othmer，《化学技术百科全书》，第5版第5卷，威利国际科学出版社，纽约(2004)，第394
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444页(Kirk
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Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,5th Edition,Vol.5,Wiley
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Interscience,New York(2004),pp.394
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444)中教导了生产纤维素酯的方法的例子。纤维素，用于生产乙酸纤维素的起始材料，可以不同等级和来源获得，该来源例如从棉短绒、软木浆、硬木浆、玉米纤维和其它农业来源获得，以及细菌纤维素等。
[0018]一种制备乙酸纤维素的方法是通过将纤维素与合适的有机酸、酸酐和催化剂混合来酯化纤维素。然后将纤维素转化为纤维素三酯。然后通过向纤维素三酯中加入水
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酸混合物进行酯水解，然后可将其过滤以除去任何凝胶颗粒或纤维。然后向混合物中加入水以沉淀出纤维素酯。纤维素酯可以然后用水洗涤以除去反应副产物，然后脱水并干燥。
[0019]待水解的纤维素三酯可具有三个乙酰基取代基。这些纤维素酯可以通过本领域技术人员已知的许多方法制备。例如，纤维素酯可以通过在催化剂(如H2SO4)的存在下在羧酸和酸酐的混合物中进行纤维素的非均相酰化而制备。纤维素三酯也可以通过将溶解在适当溶剂(如LiCl/DMAc或LiCl/NMP)中的纤维素均相酰化而制备。
[0020]本领域技术人员将理解纤维素三酯的商业术语还包括没有被酰基完全取代的纤维素酯。例如，可从美国田纳西州金斯波特的伊士曼化工公司(Eastman Chemical Company,Kingsport,TN,U.S.A.)商购的三乙酸纤维素的DS通常为约2.85至约2.99。
[0021]在将纤维素酯化成三酯后，可通过水解或醇解除去部分酰基取代基，得到纤维素二酯。如前所述，根据所用的特定方法，酰基取代基的分布可以是随机的或非随机的。通过使用有限量的酰化试剂，也可以不经水解直接制备纤维素二酯。当反应在溶解纤维素的溶剂中进行时，该方法特别有用。所有这些方法都产生可用于本专利技术的纤维素酯。
[0022]在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，乙酸纤维素是聚苯乙烯当量数均分子量(Mn)为约10,000至约100,000的二乙酸纤维素，是根据ASTM D6474通过凝胶渗透色谱法(GPC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可熔融加工且可生物降解的乙酸纤维素组合物，其包含至少一种乙酸纤维素、至少一种增塑剂和至少一种附加组分，所述附加组分选自选自填料、添加剂、可生物降解的聚合物、稳定剂或气味改性剂，其中基于所述组合物的总重量，所述至少一种增塑剂以10wt％
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25wt％的量存在，其中基于可生物降解的聚合物和乙酸纤维素的总组合量，所述可生物降解的聚合物以0wt％
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小于50wt％的量存在，其中当根据ASTM D6400在工业堆肥条件下测试时，所述乙酸纤维素组合物是可生物降解的，并且其中当所述乙酸纤维素组合物形成0.25mm(10密耳)的膜时，所述膜在不超过12周内表现出至少90％的崩解，是根据说明书中描述的崩解测试方案测量的。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述乙酸纤维素的DS在1.0
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2.5的范围内。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中通过如说明书中所讨论的GPC测量，所述乙酸纤维素的Mn在10,000
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90,000的范围。4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述乙酸纤维素组合物包含15wt％
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25wt％的量的至少一种增塑剂。5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述至少一种增塑剂为符合食品标准的的增塑剂。6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物，其中所述乙酸纤维素组合物包含10wt％
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25wt％、或15wt％
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25wt％的量的至少一种符合食品标准的增塑剂，和1wt％
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60wt％的量的至少一种填料。7.根据权利要求5或6所述的组合物，其中所述符合食品标准的增塑剂为三...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊丽莎白，
申请(专利权)人：伊士曼化工公司，
类型：发明
国别省市：