包括聚酯和改性硬木木质素的组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种可以挤出或注射模制的组合物，其包括化学改性的硬木木质素和聚酯。化学改性的硬木木质素占组合物总重量的10至50重量

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括聚酯和改性硬木木质素的组合物


[0001]本专利技术涉及一种包括聚酯和化学改性的硬木木质素的组合物。该组合物可以注射模制。

技术介绍

[0002]需要更多的可再生塑料材料，并且木质素是一种待使用的潜在的天然聚合物。
[0003]木质素是仅次于纤维素的最可获得的天然聚合物。木质素与纤维素和半纤维素一起存在于纤维植物和木材的细胞壁中。木质素充当多糖、微原纤维和纤维的基质材料，并为植物茎提供强度。它是一种高分子量的酚类大分子，包含三种不同类型的单体木素醇(monolignol)单体：对香豆醇、松柏醇和芥子醇。
[0004]近年来，已经付出了很多努力来开发新的塑料材料，这些塑料材料是众所周知的合成聚合物的混合物，诸如例如聚烯烃、聚酯和聚腈，以及各种形式的木质素。于是，例如由这样的混合物制成的消费品部分由木质素制成。因此，与由合成聚合物作为唯一的主要成分制成的相应产品相比，它们可被认为是更加环境友好的，合成聚合物通常衍生自不可回收的化石来源。这种类型的混合物要克服的问题包括木质素与各种合成聚合物的总体混溶性相对低，紧密木质素的热稳定性相对低，以及所得混合物的不期望的特性，例如相对低的断裂应变或拉伸强度。已经付出了努力通过改性所用木质素来解决这样的问题，例如通过调整生产参数和通过生产后化学改性。
[0005]聚酯是一种天然或合成聚合物，由通过酯基团(
‑
O
‑
C[＝O]‑
)连接的重复单元组成。热塑性合成聚酯的实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，例如用作纺织应用中的纤维，聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)，例如用作例如塑料袋中的聚乙烯的可生物降解替代品；和聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，通常是可生物降解塑料膜的选择材料。热塑性聚酯的另外的实例包括用作例如塑料长丝材料的聚乳酸(PLA)，可以用作例如抗冲击性增强添加剂的聚己内酯(PCL)，和通常用作例如电绝缘体的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。
[0006]WO2018/111183A1公开了一种包括第一聚合物和改性木质素的聚合物材料。在其中教导了第一聚合物可以是天然或合成聚合物。与第一聚合物相关的单独的实施方式包括选自由聚烯烃、聚酯和聚腈组成的聚合物列表的聚合物。与第一聚合物本身相比，这种类型的聚合物材料的缺点包括拉伸强度和断裂伸长率的显著降低。
[0007]在美国制浆造纸技术协会期刊(Tappi Journal)，2017年3月，第3期，111
‑
121，Glasser等人公开了包括可生物降解聚酯和改性硫酸盐木质素的可堆肥膜。改性硫酸盐木质素是通过使用环氧丙烷作为烷基化剂对相应的木质素进行O
‑
烷基化而获得的。这种类型的可堆肥膜的缺点包括当改性硫酸盐木质素的含量超过30％时，在12
‑
14μm膜的熔融加工生产中不稳定的气泡。
[0008]US 9,000,075 B2公开了一种组合物，其包括由羟丙基木质素与聚酯之间的酯交换反应得到的反应产物。这样的组合物的缺点包括需要特别的条件，例如使用催化剂，当羟丙基木质素和聚酯紧密接近时，适用于在制造过程的阶段形成共价键。
[0009]在ACS Sustainable Chem.Eng.2020，8，5338
‑
5346，Xiong等人中，公开了包括改性桉树水热木质素的可生物降解的PBAT/木质素复合材料。在其中的木质素通过甲基化或在使用马来酸酐接枝PBAT作为增容剂的过程中被改性。在包括40重量
‑
％的相应木质素的所得复合材料中，与PBAT相比，观察到分别21.6％和33.2％的拉伸强度降低和断裂伸长率降低。与PBAT相比，具有的木质素含量为至少40重量
‑
％的这种类型的复合材料的缺点包括拉伸强度和断裂伸长率两者的显著降低。

技术实现思路

[0010]本专利技术公开了关于如何克服上述现有技术的一个或若干个缺点的一种或若干种解决方案。
[0011]本专利技术的一个目的是提供一种包括改性木质素的组合物，其中该组合物可以使用常规技术诸如挤出、捏合、薄膜吹塑和注射模制来加工。
[0012]本专利技术的另一个目的是公开一种包括改性木质素和聚酯的组合物，该组合物具有这样的物理特性，使得由其制成的产品可以用作仅由聚酯制成的相应产品的替代品。
[0013]本专利技术的又另一个目的是公开一种包括改性木质素和聚酯的组合物，该组合物具有的断裂应变或韧度分别相当于或超过聚酯本身的相应断裂应变或韧度。
[0014]在第一方面，本专利技术涉及包括化学改性的硬木木质素和聚酯的组合物，其中化学改性的硬木木质素携带一个或若干个(多个)(several)选自式I
‑
S至VI
‑
S的取代基的O
‑
取代基
[0015][0016]硬木木质素的羟基基团被取代，并因此通过共价键携带一个或若干个式I
‑
S至VI
‑
S的取代基，由虚线所示，其来源于软木木质素的羟基氧原子。R包括至少2个碳原子。聚酯是PET、PLA、PCL、PBT、PEF、PHA、PHB、PBS和PBAT中的一种或若干种。化学改性的硬木木质素占所述组合物总重量的2至90重量
‑
％。
[0017]在第二方面，本专利技术涉及一种产品，其包括该组合物并且其可以被挤出和/或注射模制。
americana)，来自杨树属(Aspen)(Populus)的树，例如大齿白杨(Bigtooth aspen)(Populus gradidentata)、欧洲山杨(European aspen)(Populus tremula)、美洲山杨(Quaking aspen)(Populus tremuloides)，来自白梧桐属(Distemonanthus)的树，例如东印度缎木(Ayan)、两蕊苏木(movingui)(Distemonanthus benthamianus)，来自轻木属(Ochroma)的树，例如热带美洲轻木(Balsa)(Ochroma pyramidale)，来自水青冈属(Beech)(Fagus)的树，例如美国水青冈(American beech)(Fagus grandifolia)、(钱氏水青冈(Fagus chienii))、齿水青冈(Siebold's beech)(Fagus crenata)、米心水青冈(Chinese beech)(Fagus engleriana)、台湾水青冈(Taiwan beech)(Fagus hayatae)、日本水青冈(Japanese beech)或日本蓝色水青冈(Japanese blue beech)(Fagus japonica)、长柄水青冈(South Chinese beech)(Fagus longipetiolata)、亮叶水青冈(Shining beech)(Fagus lucida)、东方水青冈(Oriental beech)(Fa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】1.一种包括化学改性的硬木木质素和聚酯的组合物，其中，
‑
所述化学改性的硬木木质素携带一个或若干个选自式I
‑
S和II
‑
S的取代基的O
‑
取代基，
‑
R独立地选自C4‑
C
25
‑
烷基、苯基、邻甲基苯基、对甲基苯基、环己基、4
‑
叔丁基苯基、2
‑
乙基己基、腰果基和壬基苯基；
‑
所述聚酯是PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯)、PCL(聚己内酯)或其混合物；以及
‑
所述化学改性的硬木木质素占所述组合物总重量的10至50重量
‑
％。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，R独立地选自C4‑
C
25
‑
烷基、苯基和邻甲基苯基。3.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，所述聚酯是PBAT(聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯)，并且所述化学改性的硬木木质素占所述组合物总重量的10至45重量
‑
％。4.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗，
申请(专利权)人：木质素工业公司，
类型：发明
国别省市：