生物基聚合物添加剂、制备生物基聚合物添加剂的方法和包含所述生物基聚合物添加剂...的制作方法_4

文档序号:8547542阅读:来源:国知局
合物。具体而言,所述可生物降解材料可选自可生物降解聚酯,诸如聚丁二酸丁二醇酯 (PBS)和/或聚乳酸(PLA)。
[0097] 除了已经对所述生物基聚合物添加剂和包含根据本发明的生物基聚合物添加剂 的可生物降解聚合物组合物所描述的特性以外,当所述生物基聚合物添加剂是生物基聚合 物添加色素时,本发明还提供了使聚合物着色的方法,包括将根据本发明的生物基聚合物 添加色素加入到聚合物中。
[0098] 还提供用根据本发明任何方面的可生物降解聚合物组合物制备的制品。
[0099] 上述根据本发明原则制备生物基聚合物添加剂的方法现将以实施例详细讨论。本 文所示的发明细节是作为举例方式的。它们意在例示本发明的多种实施方案而无意限制本 发明的原则或构思。
[0100] 实施例1 :从微藻类牛物质制各牛物基聚合物添加色素
[0101] 以下实施例旨在从微藻类螺旋藻属(Spirulina)生物质制备绿色生物基添加色 素。
[0102] 获得从封闭式生物反应器收获的微藻类螺旋藻属(Spirulina)细胞。然后将细胞 加入去离子水中以生成浓度为200g干细胞/L的混合物。随后通过使用匀浆器以10,OOOrpm 将混合物中的螺旋藻属(Spirulina)细胞机械破碎30分钟,在此期间将温度维持至大约低 于80°C。将从破碎螺旋藻属(Spirulina)细胞得到的混合物用去离子水稀释以生成浓度为 50g干细胞/L的混合物。然后,将混合物于大约160°C的温度干燥,进料速率为0. 3L/h,以 得到源自微藻类的聚合物添加色素粉末。所得的源自微藻类的聚合物添加色素粉末的粒径 通过粒径分析仪Malvern仪器(Mastersizer2000)来测定。颗粒的平均分布在大约6-9 微米之间。
[0103] 实施例2 :从酵母牛物质制各牛物基聚合物添加色素
[0104] 已知酵母-酵母属(Saccharomyces)生物质在细胞中含有红橙色颜色分子-花青 素。以下实施例旨在从酵母-酵母属(Saccharomyces)生物质制备红橙色生物基添加色素。
[0105] 酵母-酵母属(Saccharomyces)生物质获自发酵罐。然后将细胞加入去离子水中 以生成浓度为200g干细胞/L的混合物。随后通过使用匀浆器以10,OOOrpm将混合物中的 酵母属(Saccharomyces)细胞机械破碎30分钟,在此期间将温度维持至大约低于80°C。将 从破碎酵母属(Saccharomyces)细胞得到的混合物用去离子水稀释以生成浓度为50g干细 胞/L的混合物。然后,将混合物于大约160°C的温度干燥,进料速率为大约0. 3L/h,以得到 源自酵母的聚合物添加色素粉末。所述源自酵母的聚合物添加色素粉末的粒径通过粒径分 析仪Malvern仪器(Mastersizer2000)来测定。颗粒的平均分布在大约6-9微米之间。
[0106] 现转向本发明的另一方面,本发明公开了用于生产可生物降解聚合物的包含可生 物降解聚合物和生物基聚合物添加剂的可生物降解聚合物组合物。所述生物基聚合物添加 剂根据如上所述的方法制备。
[0107] 根据本发明举例性实施方案的可生物降解聚合物组合物包含选自可生物降解聚 酯优选选自聚乳酸(PLA)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的可生物降解聚合物和从本发明所述 的方法制备的生物基聚合物添加剂。
[0108] 在一个实施方案中,根据本发明的可生物降解聚合物组合物包含选自可生物降解 聚酯如聚乳酸(PLA)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的可生物降解聚合物和按重量计的范围是 约0. 05-10%的生物基聚合物添加剂。
[0109] 在一个实施方案中,根据本发明的可生物降解聚合物组合物包含选自可生物降解 聚酯如聚乳酸(PLA)或聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的可生物降解聚合物和按重量计的范围是 约0. 5-5%的生物基聚合物添加剂。
[0110] 在一个实施方案中,可生物降解聚合物组合物包含PBS和从选自螺旋藻属 (Spirulina)的微藻类生物质制备的生物基聚合物添加剂,其中所述添加剂按重量计的范 围是约0. 5-5%。
[0111] 在一个实施方案中,可生物降解聚合物组合物包含PLA和从选自螺旋藻属 (Spirulina)的微藻类生物质制备的生物基聚合物添加剂,其中所述添加剂按重量计的范 围是约0. 5-5%。
[0112] 在一个实施方案中,可生物降解聚合物组合物包含PBS和从选自酵母属 (Saccharomyces)的酵母生物质制备的生物基聚合物添加剂,其中所述添加剂按重量计的 范围是约〇. 5-5%。
[0113] 在一个实施方案中,可生物降解聚合物组合物包含PLA和从选自酵母属 (Saccharomyces)的酵母生物质制备的生物基聚合物添加剂,其中所述添加剂按重量计的 范围是约〇. 5-5%。
[0114] 根据本发明的可生物降解聚合物组合物可以通过本领域技术人员普遍知晓的方 法制备。所述方法可包括以下步骤:
[0115] _以预定比率将可生物降解聚合物与根据本发明制备的生物基聚合物添加剂混 合;
[0116]-通过以预定进料速率将混合物供料到挤出机来挤出混合物,其中将挤出机的螺 杆(screw)加热在预定温度并且将螺杆速度设置在预定速度;
[0117] -将挤出的材料切成小块;
[0118]-注入模具中以得到模塑试样。
[0119] 根据本发明的可生物降解聚合物组合物可使用根据以下实施例的方法/过程来 产生:
[0120] 实施例3 :包含PBS和从微藻类牛物质制各的牛物基聚合物添加剂的聚合物组合
[0121] 在此实施例中,将来自MitsubishiChemicalCorporation的聚丁二酸丁二醇 酯(PBS)FZ71H)与来自实施例1的生物基聚合物添加剂粉末以按重量计0. 5、1. 0、3. 0和 5. 0%的比率混合。将混合物供料到挤出机中,具体而言是压出流水线和混合器(Extrusion LineandMixer)(HaakeRheometerOs),进料速率为大约1.5g/分钟,其中将挤出机的螺 杆加热在大约170°C且将螺杆速度设置在120RPM。然后将挤出的聚合物组合物用Haake RheometerOS切割以减小大小。然后使用注射器EC100II2A(Toshiba)以61kg/h的容量将 混合物制成哑铃形试样。注射在200MPa注射压力下于165°C的Barrel温度和40°C的模具 温度完成。然后将成品试样(图1)进行性能测试。
[0122] 实施例4 :包含PLA和从微藻类牛物质制各的牛物基聚合物添加剂的聚合物组合
[0123] 在此实施例中,将来自Naturework的聚乳酸(PLA)2002D与按照实施例1制备的 生物基聚合物添加剂粉末以按重量计约0. 5、1. 0、3. 0和5. 0%的比率混合。将混合物供料 到挤出机中,具体而言是压出流水线和混合器(HaakeRheometerOs),进料速率1.5g/分 钟,其中将螺杆加热在大约170°C的温度且将螺杆速度设置在120RPM。然后将挤出的聚合 物组合物用HaakeRheometer0S切割以减小大小。然后使用注射器EC100II2A(Toshiba) 以61kg/h的容量将混合物制成哑铃形试样。注射在200MPa注射压力下于165°C的Barrel 温度和40°C的模具温度完成。然后将成品试样(图2)进行性能测试。
[0124]实施例5:包含PBS和从酵母牛物质制各的牛物基聚合物添加剂的聚合物组合物
[0125] 在此实施例中,将来自MitsubishiChemicalCorporation的聚丁二酸丁二醇醋 (PBS)FZ71H)与实施例2的从酵母生物质制备的生物基聚合物添加剂以按重量计0. 5、1. 0、 3.0和5.0%的比率混合。然后将混合材料供料到挤出机中,具体而言是压出流水线和混合 器(HaakeRheometerOs),进料速率1. 5g/分钟,其中将螺杆加热在大约170°C的温度且将 螺杆速度设置在120RPM。然后将挤出的聚合物组合物用HaakeRheometer0S切割以减小 大小。然后使用注射器EC100II2A(T〇shiba)以61kg/h的容量将混合物制成哑铃形试样。 注射在200MPa注射压力下于165°C的Barrel温度和40°C的模具温度完成。然后将成品试 样(图3)进行性能测试。
[0126]实施例6:包含PLA和从酵母牛物质制各的牛物基聚合物添加剂的聚合物组合物
[0127] 在此实施例中,将来自Naturework的聚乳酸(PLA)2002D与来自实施例2从酵母 生物质制备的生物基聚合物添加剂以按重量计约〇. 5、1. 0、3. 0和5. 0%的比率混合。然 后将混合材料供料到挤出机中,具体而言是压出流水线和混合器(HaakeRheometerOs), 进料速率1. 5g/分钟,其中将螺杆加热在大约170°C的温度且将螺杆速度设置在120RPM。 然后将挤出的聚合物组合物用HaakeRheometer0S切割以减小大小。然后使用注射器 EC100II2A(Toshiba)以61kg/h的容量将混合物制成哑铃形试样。注射在200MPa注射压 力下于165°C的Barrel温度和40°C的模具温度完成。然后将成品试样(图4)进行性能测 试。
[0128] 值得注意的是,在所有实施例3-6中,使用包含PBS或PLA和根据本发明从破碎微 生物细胞的微藻类或酵母生物质制备的生物基聚合物添加剂的组合物,PBS和PLA均可与 所述添加剂有效混合而无需添加相容剂如油作为提高混合效率的方式。
[0129] 进一步而言,应该注意,取决于所需的终产物特性,有可能改变生物基聚合物添加 剂与可生物降解聚合物之间的比率。根据本发明和实施例,基于维持可生物降解聚合物组 合物的机械特性来确定生物基聚合物添加剂与可生物降解聚合物的不同比率。生物基聚合 物添加剂的范围是按重量计〇. 05-10%,优选按重量计0. 5-5%。图1-17例示使用根据本发 明的生物基聚合物添加剂生产的可生物降解聚合物组合物的模塑制品的多种特征和特性。 还注意到,当生物基聚合物添加剂的重量%小于0. 05时,所述生物基聚合物添加剂的特性 显著下降,且因此从包含所述添加剂的可生物降解聚合物生产的可生物降解聚合物组合物 不具备所需特性。相比之下,在包含按重量计超过10%的生物基聚合物添加剂的可生物降 解聚合物组合物中观察到不期望的机械特性。
[0130] 相应地,用包含根据本发明从破碎微生物细胞的生物质制备的生物基聚合物添加 剂的可生物降解聚合物生产的可生物降解聚合物组合物展现出例如较高的聚合物特性
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