CN102089385B - 可生物降解的树脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明了公开一种可生物降解的树脂组合物,其含有可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素;并还公开了一种可生物降解的树脂成型制品,其中将上述可生物降解的树脂组合物成型。所述可生物降解的树脂组合物可以适宜地用在各种工业应用中,如日用杂货、家用电器部件和汽车部件。

Description

可生物降解的树脂组合物
技术领域
本发明涉及一种可生物降解的树脂组合物。更具体而言,本发明涉及一种适于用作日用杂货、家用电器部件、汽车部件等的可生物降解的树脂组合物,以及通过将该组合物成型得到的可生物降解的树脂成型制品。
背景技术
在可生物降解的树脂中,由于用作原料的L-乳酸可以使用从玉米、薯类等中提取的糖分通过发酵法制造,因而聚乳酸树脂很便宜。此外,由于原料源自于农作物,所以聚乳酸树脂的总碳氧化物排出量极少,并且树脂的性能包括强刚性和高透明性,因此,目前看来,聚乳酸树脂的利用很有前景。
然而,除了上述特性之外,由于聚乳酸树脂还具有脆性和硬性并且柔韧性差,所以其应用受到限制,使得在日用杂货、家用电器部件、汽车部件等领域中很难取得任何实际成绩。此外,当将树脂成型为注射成型制品等时,存在诸如柔韧性或耐冲击性等机械强度不足的问题,并且弯曲时发白或铰接性能劣化,因此这种树脂目前未被使用。
此外,聚乳酸树脂具有延迟的结晶速度,并在注射成型后具有无定形状态,只要未进行诸如拉伸等机械加工。聚乳酸树脂具有60℃的低玻璃化转变温度(Tg),因此存在这种树脂不能在55℃或更高温度的环境条件下使用的缺点。
此外,为了在诸如家用电器部件或汽车部件等耐久材料中利用聚乳酸树脂,除了具有耐热性和机械强度之外,还要求聚乳酸树脂具有一定程度的柔韧性。
另一方面,作为在硬质领域中应用聚乳酸树脂的技术,已提出了多种加入补强材料的建议(参见,例如,JP-A-2005-23250、JP-A-2007-100068和WO 2007/015371)。
发明内容
具体而言,本发明涉及:
[1]可生物降解的树脂组合物,其含有可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素;和
[2]可生物降解的树脂成型制品,其中将上述[1]中定义的可生物降解的树脂组合物成型。
具体实施方式
根据传统技术,可以提高聚乳酸树脂的耐热性和机械强度。然而,效果不充分,并且需要进一步开发具有优异的耐热性、机械强度和柔韧性的生物降解树脂。
此外,从提高树脂成型制品的强度的观点来看,提高纤维素的结晶度(参见,WO 2007/015371)是有效的。然而,强度高的树脂成型制品的缺点在于柔韧性(挠曲应变强度),从而要求同时满足强度和柔韧性(挠曲应变强度)。
另一方面,应该指出,与其他广泛使用的树脂相比,聚乳酸树脂的成本是不利的,原因是近年来原料价格突然上涨。鉴于上述情况,虽然研究了添加填料的技术,但是人们认为通过利用生物质资源作为填料获得了低成本和低水平的总碳氧化物排出量。
作为为解决上述问题而深入研究的结果,本发明人发现,由于可生物降解的树脂组合物含有结晶度小于50%的纤维素,因而通过将该组合物成型得到的成型制品表现出同时满足强度和柔韧性的优异效果。由此完成了本发明。
本发明涉及一种同时满足强度和柔韧性的可生物降解的树脂组合物,以及通过将该组合物成型得到的可生物降解的树脂成型制品。
本发明的可生物降解的树脂组合物表现出同时满足强度和柔韧性的优异效果。此外,由于含有生物质资源的纤维素作为填料,因而可以实现低成本和低水平的总碳氧化物排出量。
从下面的说明中可清楚了解本发明的这些和其他优点。
本发明的可生物降解的树脂组合物含有可生物降解的树脂和纤维素,其更大的特征在于,纤维素的结晶度小于50%。尽管一般的树脂含有无机填料作为补强材料,但是在可生物降解的树脂中,诸如纤维素等植物纤维被用作具有可生物降解性的材料代替无机填料。在上述树脂中,通过进一步提高纤维素的结晶度(通常结晶度为80%左右)而获得高强度的树脂。然而,高强度的树脂的缺点在于柔韧性,从而要求同时满足树脂强度和柔韧性的可生物降解的树脂。通过对上述问题进行研究,本发明人出人意料地发现,含有结晶度小于50%的纤维素的树脂具有优异的柔韧性,同时具有优异的强度。虽然不想被限制于理论,原因大概是由于结晶度小于50%的纤维素的牢固氢键存在比例较低,使得与树脂的相互作用增大,同时纤维素起到增塑剂的作用。这里,本文中使用的术语“可生物降解的或可生物降解性”是指能够被自然界中的微生物降解为小分子化合物的性质。具体而言,该术语是指基于JIS K6953(ISO 14855)的“在受控的好氧堆肥条件下对好氧和最终生物降解度及崩解度的试验”的可生物降解性。此外,本文中使用的术语“强度”是指通过后述的“挠曲强度”和“挠曲模量”来评价的特性,术语“柔韧性”是指通过后述的“挠曲断裂应变”来评价的特性,短语“同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性”是指同时满足通过使所述组合物成型得到的成型制品的强度和柔韧性。
<可生物降解的树脂组合物>
[可生物降解的树脂]
对可生物降解的树脂没有特别限制,只要树脂具有上述可生物降解性。优选的是,从通过与结晶度小于50%的纤维素相互作用而改善强度的观点来看,可生物降解的树脂含有具有上述可生物降解性的聚酯树脂。
具有可生物降解性的聚酯树脂包括脂肪族聚酯树脂,如聚羟基丁酸酯、聚己内酯、聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸丁二醇酯/己二酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙二醇酯、聚乳酸树脂、聚苹果酸、聚羟基乙酸、聚对二氧环己酮和聚(2-氧杂环丁酮);脂肪族聚酯和芳香族聚酯的共聚酯树脂,如聚琥珀酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯和聚己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯;天然聚合物(如淀粉、纤维素、壳多糖、壳聚糖、谷蛋白、明胶、玉米蛋白、大豆蛋白、骨胶原或角蛋白)和上述脂肪族聚酯树脂或脂肪族芳香族共聚酯树脂的混合物等。其中,从加工性、经济性和能够大量获得等的观点来看,优选脂肪族聚酯树脂,从物理性质的观点来看,更优选聚乳酸树脂。
聚乳酸树脂含有通过仅缩聚乳酸组分作为原料单体得到的聚乳酸,和/或通过缩聚乳酸组分和羟基羧酸组分作为原料单体得到的聚乳酸。
乳酸以光学异构体形式存在,L-乳酸(L-型)和D-乳酸(D-型)。在本发明中,乳酸组分可以含有上述光学异构体之一或两者,从成型性的观点来看,优选使用含有任一种光学异构体作为主要组分的具有高光学纯度的乳酸。本文中使用的术语“主要组分”是指乳酸组分的含量为50mol%或更大的组分。
L-型或D-型,换句话说在上述异构体中含量较大的构型,其含量优选占乳酸组分的80~100mol%,更优选90~100mol%,再更优选98~100mol%。这里,由于优选的是,L-型和D-型在乳酸组分中的总含量基本上为100mol%,因此上述异构体中较小含量的构型的含量优选占乳酸组分的0~20mol%,更优选0~10mol%。
在单独缩聚乳酸组分的情况下,L-型或D-型,换句话说在上述异构体中含量较大的构型,其含量优选占乳酸组分的80~100mol%,更优选90~100mol%,再更优选98~100mol%。这里,由于L-型和D-型在乳酸组分中的总含量基本上为100mol%,因此上述异构体中含量较小的构型的含量优选占乳酸组分的0~20mol%,更优选0~10mol%,再更优选0~2mol%。
在缩聚乳酸组分和羟基羧酸组分的情况下,L-型或D-型,换句话说在上述异构体中含量较大的构型,其含量优选占乳酸组分的85~100mol%,更优选90~100mol%。这里,由于L-型和D-型在乳酸组分中的总含量基本上为100mol%,因此上述异构体中含量较小的构型的含量优选占乳酸组分的0~15mol%,更优选0~10mol%。
另一方面,羟基羧酸组分包括羟基羧酸化合物,如羟基乙酸、羟基丁酸、羟基新戊酸、羟基戊酸、羟基己酸和羟基庚酸,它们可以单独使用,或者两种或更多种组合使用。其中,从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧并具有耐热性和透明性的观点来看,优选羟基乙酸和羟基己酸。
此外,在本发明中,上述乳酸二聚物和羟基羧酸化合物的二聚物可以包含在各组分中。乳酸二聚物的实例是丙交酯,其是环状乳酸二聚物,羟基羧酸化合物的二聚物的实例是乙交酯,其是环状羟基乙酸二聚物。这里,丙交酯以L-丙交酯的形式存在,其是环状L-乳酸二聚物;以D-丙交酯的形式存在,其是环状D-乳酸二聚物;以内消旋丙交酯的形式存在,其是D-乳酸和L-乳酸的环状二聚物;和以DL-丙交酯的形式存在,其是D-丙交酯和L-丙交酯的外消旋混合物。在本发明中,可以使用任一种丙交酯,从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧并具有耐热性和透明性的观点来看,优选D-丙交酯和L-丙交酯。这里,在单独缩聚乳酸组分的情况下,或者在缩聚乳酸组分和羟基羧酸组分的情况下,乳酸二聚物可以包含在任一种乳酸组分中。
从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性的观点来看,乳酸二聚物的含量优选占乳酸组分的80~100mol%,更优选90~100mol%。
从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性的观点来看,羟基羧酸化合物的二聚物优选占羟基羧酸组分的80~100mol%,更优选90~100mol%。
可以使用但不特别限于使用已知的方法进行乳酸组分单独的缩聚反应以及乳酸组分和羟基羧酸组分的缩聚反应。
因此,可以选择原料单体,从而获得例如从85mol%或更大并小于100mol%的L-乳酸或D-乳酸组分和大于0mol%且小于等于15mol%的羟基羧酸组分形成的聚乳酸。其中,优选通过使用丙交酯(其是环状乳酸二聚物)和乙交酯(其是环状羟基乙酸二聚物)和己内酯作为原料单体得到的聚乳酸。
此外,在本发明中,作为聚乳酸,从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧并具有耐热性和透明性的观点来看,可以使用由两种聚乳酸构成的立体复合性聚乳酸,其中每种聚乳酸从含有彼此不同的异构体作为主要组分的乳酸组分获得。
构成立体复合性聚乳酸的一种聚乳酸[以下称作″聚乳酸(A)″]含有90~100mol%的L-型,其他组分包括0~10mol%的D-型。另一种聚乳酸[以下称作″聚乳酸(B)″]含有90~100mol%的D-型,其他组分包括0~10mol%的L-型。除了L-型和D-型之外,其他组分还包括二元羧酸、多元醇、羟基羧酸、内酯等,均具有能够形成两个或更多酯键的官能团。此外,其他组分可以是聚酯、聚醚、聚碳酸酯等,在一个分子中均具有两个或更多的未反应的上述官能团。
在立体复合性聚乳酸中,聚乳酸(A)和聚乳酸(B)的重量比,即聚乳酸(A)/聚乳酸(B),优选为10/90~90/10,更优选20/80~80/20,再更优选40/60~60/40。
优选的是,聚乳酸在聚乳酸树脂中的含量优选为80重量%或更大,更优选90重量%或更大,再更优选基本上100重量%。
这里,聚乳酸树脂可以根据上述方法合成,市售产品包括例如″LACEASeries″(从Mitsui Chemicals,Inc.商购得到),如LACEA H-100、H-280、H-400和H-440;″Nature Works″(从Nature Works商购得到),如3001D、3051D、4032D、4042D、6201D、6251D、7000D和7032D;和″Ecoplastic U′z Series″(从TOYOTA MOTOR CORPORATION商购得到),如Ecoplastic U′z S-09、S-12和S-17。其中,优选LACEA H-100、H-280、H-400、H-440(从MitsuiChemicals,Inc.商购得到)、3001D、3051D、4032D、4042D、6201D、6251D、7000D和7032D(从Nature Works商购得到)和Ecoplastic U′z S-09、S-12和S-17(从TOYOTA MOTOR CORPORATION商购得到)。
除了上述聚乳酸树脂以外,在不损害本发明效果的范围内,可生物降解的树脂可以适宜地含有其他可生物降解的树脂。其他可生物降解的树脂包括具有可生物降解性的上述聚酯树脂,如聚琥珀酸丁二醇酯、聚羟基烷醇酸等。此外,上述聚乳酸树脂可以聚乳酸树脂与上述其他可生物降解的树脂或如聚丙烯等非可生物降解的树脂的共混物的聚合物合金的形式存在。从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有耐热性和生产率的观点来看,上述聚乳酸树脂的含量为但不特别限于优选占可生物降解的树脂的50重量%或更大,更优选80重量%或更大,再更优选90重量%或更大。
可生物降解的树脂的含量优选占可生物降解的树脂组合物的50重量%或更大,更优选60重量%或更大,再更优选70重量%或更大。
[纤维素]
本发明中使用的纤维素是结晶度小于50%的纤维素。
本文中使用的纤维素的结晶度是根据Segal方法从根据X射线衍射法的衍射强度值算出的纤维素I型结晶度,由下式(1)定义:
纤维素I型结晶度(%)=[(I22.6-I18.5)/I22.6]×100        (1)
其中I22.6是在X射线衍射分析中晶格面(面002)(衍射角2θ=22.6°)的衍射强度,I18.5是非晶部分(衍射角2θ=18.5°)的衍射强度。这里,纤维素I型结晶度是指结晶区域占据整个纤维素的比率。因此,可以看出,纤维素I型结晶度小于50%的纤维素是结晶区域的量小于50%的纤维素,即纤维素含有超过50%的非晶部分。在本说明书中,上述含有超过50%的非晶部分的纤维素可被称作非晶纤维素,含有50%或更大结晶区域的纤维素可被称作结晶纤维素。这里,纤维素I型是天然纤维素的晶形,纤维素I型结晶度也与纤维素的物理性质和化学性质相关;结晶度越大,硬度、密度等越大,但是伸长率、柔韧性或化学反应性越低。
本发明中使用的纤维素的结晶度小于50%。从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性的观点来看,纤维素其结晶度优选为30%或更小,更优选10%或更小,再更优选在X射线衍射分析中未检测到I型结晶的基本上0%。在式(1)定义的纤维素I型结晶度中,在一些情况下计算出现负值,并且在负值的情况下,纤维素I型结晶度假定为0%。此外,在本发明中,具有不同结晶度的两种或更多种的纤维素可以组合使用,在这种情况下纤维素的结晶度是指通过所用纤维素的加权平均而得到的结晶度,优选的是,结晶度在上述范围内。
对纤维素没有特别限制,只要纤维素的结晶度小于50%。例如,优选的是,纤维素是可通过对含纤维素原料进行后述的机械处理等而得到的纤维素。
对含纤维素原料没有特别限制,可以使用植物的各部分,如干、枝、叶、茎、根、种子和果实,包括例如植物的茎和叶,如水稻稻草和玉米茎;植物壳,如水稻壳、棕榈壳和椰子壳等。此外,诸如从砍伐木材、修剪树枝、各种木屑和木材得到的木浆以及从棉籽的周围纤维得到的棉绒浆等浆料;诸如报纸、瓦楞纸板、杂志和高品质纸等纸,从获得颜色减少的可生物降解的树脂成型制品的观点来看,优选所述浆料。此外,市售的结晶纤维素可以用作含纤维素原料。市售的结晶纤维素是KC FLOCK(从NIPPONPAPER CHEMICALS CO.,LTD.商购得到)、Ceolus(从ASAHI KASEICHEMICALS CORPORATION商购得到)等。对这些含纤维素原料的形式没有特别限制,可以使用各种形式的原料,如屑和片状。这里,市售的浆料的纤维素I型结晶度通常为80%或更大,市售的结晶纤维素的纤维素I型结晶度通常为80%或更大。
优选的是,上述含纤维素原料在从原料除去水得到的残余组分中含有的纤维素量优选为20重量%或更大,更优选40重量%或更大,再更优选60重量%或更大。例如,市售的浆料在从原料除去水得到的残余组分中含有的纤维素通常为75~99重量%,含有木质素等作为其他组分。这里,对从原料除去水的方法没有特别限制,例如可以通过真空干燥或用干燥空气干燥进行上述方法。本文中使用的上述纤维素含量是指纤维素量和半纤维素量的总量。
此外,在用浆料作为含纤维素原料的情况下,优选的是,从改善可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,木质素的含量优选占含纤维素原料的15重量%或更少,更优选10重量%或更少,再更优选8重量%或更少。
减少木质素的方法包括例如JP-A-2008-92910中记载的碱煮法、JP-A-2005-229821中记载的硫酸降解法等。
碱煮(也简称作蒸煮)方法包括苏打法或Kraft法。
苏打法是使用诸如氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠等碱化剂除去木质素的方法。
Kraft法是使用诸如氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠等碱化剂和诸如硫化钠或亚硫酸钠等含硫剂除去木质素的方法。
优选的是,按干重计,碱化剂的加入量为进行蒸煮的含纤维素原料重量的5~40重量%。
此外,在碱煮中,除了上述碱化剂以外,醌蒸煮助剂、氧气、过氧化氢或聚硫醚可以用作添加剂。这些添加剂的使用可以取决于所含木质素的性质或量。在仅使用碱化剂进行蒸煮的情况下,不必使用这些添加剂。在加入这些添加剂时,优选的是,添加剂的加入量为进行蒸煮的含纤维素原料重量的10重量%或更少。
进行碱煮的含纤维素原料可以预先粉碎,或切割或解体成屑状的形式并使用,以促进蒸煮过程。优选的是,碱煮后含纤维素原料在蒸煮混合物中的浓度为5~50重量%,反应温度为100~200℃,优选140~200℃,加热时间为60~500分钟。上述条件可以根据屑片的形状和尺寸以及所含木质素的性质或量进行变化。
水的含量优选占含纤维素原料的20重量%或更少,更优选15重量%或更少,再更优选10重量%或更少。如果水的含量占含纤维素原料的20重量%或更少,则原料容易粉碎,同时通过机械处理可以容易地降低结晶度。
机械处理是指含纤维素原料的粉碎处理,并且经处理后,纤维素的结晶度降低,这样可以有效地形成非晶相。这里,从有效降低结晶度的观点来看,可对堆密度和平均粒径经调整的含纤维素原料进行粉碎处理,或者从可生物降解的树脂成型制品的耐久性的观点来看,可对含水量经调整的含纤维素原料进行粉碎处理。
(制备堆密度和平均粒径经调整的含纤维素原料的方法)
调整含纤维素原料的堆密度和平均粒径的方法没有特别限制。从破坏纤维素的结晶结构而形成粉末的观点来看,该方法优选是在允许压缩剪切力作用的同时粉碎原料的方法。这里,在后面的说明中,在允许压缩剪切力作用的同时调整含纤维素原料的堆密度和平均粒径的粉碎被称作一次粉碎,使一次粉碎中得到的含纤维素原料或含水量经调整的含纤维素原料形成非晶相的粉碎被称作二次粉碎。
在一次粉碎之前,优选的是,将含纤维素原料粗粉碎成屑片或长方体的形状。屑片形状的含纤维素原料的尺寸优选为每边1~50mm,更优选每边1~30mm。通过将原料粗粉碎成每边1~50mm的屑片形状,可以高效并容易地进行一次粉碎。这里,可以使用卡尺测量粗粉碎后含纤维素原料的尺寸。
粗粉碎的方法包括使用切割机的方法,如切碎机、旋转刀具或切割机。在使用旋转刀具的情况下,通过改变筛子(滤网)的筛孔可以控制屑片形状的含纤维素原料的尺寸。筛子的筛孔优选为1~50mm,更优选1~30mm。如果筛子的筛孔为1mm或更大,则处理性改善,因为含纤维素原料不会成为柔毛状,使得在随后的一次粉碎中使用的含纤维素原料具有适当的堆密度。如果筛子的筛孔为50mm或更小,则一次粉碎中的负荷可以减小,因为原料的尺寸适于使含纤维素原料进行随后的一次粉碎中。
此外,从生产率的观点来看,在使用片状的含纤维素原料的情况下,优选使用切碎机或切割机(slitter-cutter),更优选使用切割机。
使用切割机,使用长度方向的滚刀沿片的长度方向在长度方向上切割片状的含纤维素原料,形成矩形的薄条,然后使用固定刀片和旋转刀片沿片的宽度方向在宽度方向上切的较短,从而可以容易地获得长方体状的含纤维素原料。作为切割机,优选使用从HORAI Co.,Ltd.商购得到的SheetPelletizer,并且使用该设备可以将片状的含纤维素原料粗粉碎成每边约1~20mm的小块。
在压缩剪切力作用的同时机械粉碎含纤维素原料的方法,换句话说,一次粉碎的方法,包括使用常用的诸如绞磨、锤磨、销磨等冲击式粉碎机或挤出机来粉碎原料的方法。优选使用挤出机的方法,因为含纤维素原料不太可能呈柔毛状和块状,从而获得具有所需的堆密度和平均粒径的含纤维素原料,这样处理性能够提高。
挤出机可以是单螺杆和双螺杆挤出机中的任一种形式,从提高输送能力等的观点来看,优选双螺杆挤出机。
作为双螺杆挤出机,可以使用其中两个螺杆自由旋转地插到汽缸内部的挤出机,并且可以使用常规已知的挤出机。两个螺杆的旋转方向可以是相同或相反的方向,从提高输送能力等的观点来看,优选在同一方向旋转。此外,作为螺杆的啮合条件,可以使用完全啮合、部分啮合以及非啮合挤出机中任一种形式的挤出机,从改善处理能力的观点来看,优选完全啮合和部分啮合的挤出机。
作为挤出机,从施加强的压缩剪切力的观点来看,优选的是,挤出机在螺杆的任何部分中设有所谓的捏合圆盘件。
捏合圆盘件包含多个捏合圆盘,这些捏合圆盘在以例如90°的一定相位连续移位的同时相互组合,并且在螺杆旋转的同时,可以在在力的作用下穿过狭窄间隙的含纤维素原料上施加非常强的剪切力。优选的是,螺杆的构成是捏合圆盘件和多个螺杆段交替排列。在双螺杆挤出机的情况下,优选的是,两个螺杆具有相同的构成。
优选的是,处理方法是包括向挤出机中供给含纤维素原料,优选屑状的上述含纤维素原料,并连续处理原料的步骤的方法。剪切速度优选为10sec-1或更大,更优选20~30000sec-1,再更优选50~3000sec-1。如果剪切速度为10sec-1或更大,则可以有效地进行高致密化。其他处理条件没有特别限制,处理温度优选为5~200℃。
此外,对于原料通过挤出机的通过次数,即使在一次通过中也可以获得充分的效果;然而,从使含纤维素原料高度致密化的观点来看,如果一次通过不足,则优选进行2次或更多次的通过。此外,从生产率的观点来看,优选1~10次通过。通过重复通过次数,粗颗粒被粉碎,从而可以得到粒径变化小的粉状含纤维素原料。在进行2次或更多次通过的情况下,从生产能力的观点来看,可以将多个挤出机串联排列以进行处理。
根据上述一次粉碎,可以得到堆密度和平均粒径经调整的含纤维素原料(下面也称作″通过一次粉碎得到的含纤维素原料″或″一次粉碎后的含纤维素原料″)。这里,纤维素的含量不会因一次粉碎而波动,纤维素的含量优选占从一次粉碎后原料除去水得到的残余组分的20重量%或更大,更优选40重量%或更大,再更优选60重量%或更大。
一次粉碎后的含纤维素原料的堆密度优选为100kg/m3或更大,更优选120kg/m3或更大,再更优选150kg/m3或更大。如果原料的堆密度为100kg/m3以上,则处理性提高,因为含纤维素原料具有合适的体积。此外,处理能力提高,因为可以增大二次粉碎中使用的加到粉碎机的原料量。另一方面,从处理性和生产率的观点来看,原料的堆密度上限优选为500kg/m3或更小,更优选400kg/m3或更小,再更优选350kg/m3或更小。从这些观点来看,原料的堆密度优选为100~500kg/m3,更优选120~400kg/m3,再更优选150~350kg/m3。这里,本文中使用的含纤维素原料的堆密度可以根据下述实施例中记载的方法测量。
此外,一次粉碎后的含纤维素原料的平均粒径优选为1.0mm或更小,更优选0.7mm或更小,再更优选0.5mm或更小。如果原料的平均粒径为1.0mm或更小,则在将原料加到二次粉碎中使用的粉碎机时,可以将含纤维素原料在粉碎机中有效地分散,从而原料可以无需长时间就达到给定粒径。另一方面,从生产率的观点来看,原料的平均粒径的下限优选为0.01mm或更大,更优选0.05mm或更大。从这些观点来看,原料的平均粒径优选为0.01~1.0mm,更优选0.01~0.7mm,再更优选0.05~0.5mm。这里,一次粉碎后的含纤维素原料的平均粒径可以根据下述实施例中记载的方法测量。此外,在一次粉碎后的含纤维素原料中含水量优选超过4.5重量%,更优选10重量%或更少。
(制备含水量经调整的含纤维素原料的方法)
另一方面,作为调整含纤维素原料中的含水量的方法,对处理方法没有特别限制,只要该方法包括进行干燥处理的步骤,可以适当选择已知的干燥方法。干燥方法包括例如热风干燥法、热传导干燥法、除湿空气干燥法、冷空气干燥法、微波干燥法、红外线干燥法、太阳能干燥法、真空干燥法、冷冻干燥法等。这些干燥方法可以单独进行或者两种以上组合进行。此外,干燥处理可以是间歇处理和连续处理中的任一种。
在上述干燥方法中,可以适当选择并使用已知的干燥机,干燥机包括例如″Funtai Kogaku Gairon(Introduction to Powder Engineering)″(Association of Powder Process Industry and Engineering JAPAN,PowderEngineering Information Center编辑,1995年出版)的第176页记载的干燥机等。干燥机可以单独使用,或者两种或多种组合使用。
干燥处理中的温度不能无条件地确定,因为温度随干燥方式、干燥时间等变化。温度优选为10~250℃,更优选50~150℃,再更优选60~120℃。处理时间优选为0.01~2hr,更优选0.02~1hr。随情况变化,干燥处理可以在减压下进行,压力优选为1~120kPa,更优选50~105kPa。
此外,在干燥处理之前,优选的是,将含纤维素原料预先粗粉碎成屑状或长方体状。粗粉碎的含纤维素原料的尺寸使得屑状原料的尺寸优选为每边1~50mm,更优选每边1~30mm,长方体状原料的尺寸优选为每边1~20mm。通过将原料粗粉碎成上述大小,可以高效、方便地进行干燥处理和二次粉碎。这里,粗粉碎方法包括与含纤维素原料的一次粉碎之前的粗粉碎处理相同的方法。
这里,通常利用的含纤维素原料,如市售的浆料,或用作生物质资源的那些,如纸张、木材、植物的茎和叶以及植物壳,含水量为5重量%或更大,通常约5~约30重量%。
因此,水在将要进行本发明的干燥处理的含纤维素原料中的量优选为4.5重量%或更少,更优选4.3重量%或更少,再更优选4.0重量%或更少,再更优选3.5重量%或更少,再更优选3.0重量%或更少。从能够使含纤维素原料容易地进行二次粉碎以及可生物降解的树脂成型制品的耐久性的观点来看,优选的是,含水量为4.5重量%或更少。另一方面,从二次粉碎的生产率和干燥效率的观点来看,含水量的下限优选为0.2重量%或更大,更优选0.3重量%或更大,再更优选0.4重量%或更大,再更优选0.6重量%或更大。从上述观点来看,含水量优选占将要进行干燥处理和将要进行二次粉碎的含纤维素原料的0.2~4.3重量%,更优选0.3~4.0重量%,再更优选0.4~3.5重量%,再更优选0.6~3.0重量%。
此外,含水量经调整的含纤维素原料的堆密度与一次粉碎后的上述纤维素原料的堆密度在相同水平。
此外,上述含水量经调整的含纤维素原料的平均粒径优选超过1.0mm且小于等于50.0mm,更优选超过2.0mm且小于等于50.0mm。这里,上述含水量经调整的含纤维素原料的平均粒径可以根据下述实施例中记载的方法测量。
接下来,对通过上述一次粉碎或上述干燥处理得到的含纤维素原料进行二次粉碎,以使原料成为非晶的。
作为二次粉碎中使用的粉碎机(下面也称作″粉碎机A″),优选介质粉碎机。介质粉碎机包括旋转驱动式粉碎机和介质搅拌式粉碎机。旋转驱动式粉碎机包括滚磨机、振动磨、行星磨、离心流化磨等。其中,从高粉碎效率和生产率的观点来看,优选振动磨。介质搅拌式粉碎机包括塔型粉碎机,如塔型磨;搅拌式粉碎机,如磨碎机、AquaMizer和砂磨机;塞流型反应容器粉碎机,如VISCO MILL和Pearl Mill;塞流型反应管粉碎机;环形粉碎机,如共球磨机;连续动态粉碎机;等。其中,从高粉碎效率和生产率的观点来看,优选搅拌式粉碎机。在使用介质搅拌式粉碎机的情况下,搅拌叶片尖端的圆周速度优选为0.5~20m/s,更优选1~15m/s。这里,粉碎机的种类可以参照″Kagakukogakuno Shinpo Dai 30 Shu Biryushi Seigyo(Advancement of Chemical Engineering Vol.30 Fine Particle Control)″(TokaiBranch编辑,The Society of Chemical Engineers,Japan,1996年10月10日出版,Maki Shoten发行)。此外,处理方法可以是间歇处理或连续处理。
粉碎机的介质材料包括但不特别限于例如铁、不锈钢、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、玻璃等。介质的形状没有特别限制,包括球状、棒状、管状等。这里,棒状是指杆状介质,可以使用截面为诸如四边形或六边形等多边形、圆形、椭圆形的那些棒等。
在粉碎机A是振动磨且介质是棒的情况下,棒的外径优选为0.5~200mm,更优选1.0~100mm,再更优选5~50mm。如果棒的尺寸在上述范围内,则得到所需的粉碎力,同时纤维素可以有效地非晶化,而不因棒碎片等的混合物污染含纤维素原料。
棒的填充率采用不同的优选填充率,取决于旋转驱动式粉碎机的型号,填充率优选为10~70%,更优选为15~60%。如果填充率在此范围内,则含纤维素原料与棒的接触频率增加,从而可以提高粉碎效率。这里,填充率是指棒的表观体积与旋转驱动式粉碎机的搅拌件的体积之比。此外,从提高含纤维素原料与棒的接触频率而改善粉碎效率的观点来看,优选使用多个棒。
在粉碎机A是搅拌式粉碎机并且介质是球的情况下,球的外径优选为0.1~100mm,更优选0.5~50mm。如果球的尺寸在上述范围内,则得到所需的粉碎力,同时纤维素可以有效地非晶化,而不因球碎片等的混合物污染含纤维素原料。
球的填充率采用不同的优选填充率,取决于搅拌式粉碎机的型号,填充率优选为10~97%,更优选为15~95%。如果填充率在此范围内,则含纤维素原料与球的接触频率增加,同时可以提高粉碎效率,而不妨碍介质的运动。这里,填充率是指球的表观体积与搅拌式粉碎机的搅拌件的体积之比。
处理时间不能无条件地确定,因为处理时间随粉碎机的种类、介质的种类、大小和填充率等变化。从降低结晶度的观点来看,处理时间优选为0.01~50hr,更优选0.05~20hr,再更优选0.10~10hr,再更优选0.10~5hr。对处理温度没有特别限制,从防止因热降解的观点来看,处理温度优选为5~250℃,更优选10~200℃。
因此,得到结晶度小于50%的纤维素。
这样得到的纤维素被非晶化,以使结晶度小于50%,并且从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性以及具有处理性的观点来看,纤维素的平均粒径优选为150μm或更小,更优选50μm或更小,再更优选30μm或更小。此外,从同时满足因与增塑剂的相互作用引起的可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性的观点来看,优选的是,纤维素的平均粒径为100nm或更大。因此,通过上述二次粉碎得到的纤维素可以适当地进行分级步骤、筛选步骤等,以调整粒径。这里,纤维素的平均粒径可以根据下述实施例中记载的方法测量。
此外,在本发明中,从在维持所得成型制品的强度的同时进一步改善柔韧性和耐冲击性的观点来看,优选的是,通过对结晶度小于50%的纤维素进行形成较小粒径的处理而使平均粒径为30μm或更小,得到或可以得到树脂组合物中所含的纤维素。
形成较小粒径的处理的方法包括以下步骤:向结晶度被调整到小于50%的纤维素中加入粉碎助剂,以及使用粉碎机对混合物进行粉碎处理(以下称作三次粉碎)。对三次粉碎中使用的纤维素没有特别限制,只要结晶度被调整到小于50%。优选的是,纤维素是通过上述机械处理将结晶度调整到小于50%的纤维素。因此,优选的是,本发明的组合物中所含的结晶度小于50%的纤维素是通过将粉碎助剂加到经上述机械处理得到的纤维素中,换句话说,加到用粉碎机A处理得到的纤维素中,并对混合物进行粉碎处理而得到或可以得到的纤维素。
三次粉碎中使用的粉碎机(下面也称作粉碎机B)优选是介质粉碎机,其实例与二次粉碎中的优选粉碎机(粉碎机A)相同。这里,粉碎机A和粉碎机B可以是相同的粉碎机或不同的粉碎机。
粉碎机的介质材料包括但不特别限于例如铁、不锈钢、氧化铝、氧化锆、碳化硅、氮化硅、玻璃等。介质的形状包括但不特别限于球状、棒状、管状等。从纤维素的微粒化效率的观点来看,优选的是,粉碎机B是用棒填充的振动磨。
棒的外径优选为0.5~200mm,更优选1~100mm,再更优选5~50mm。对棒的长度没有特别限制,只要棒的长度短于粉碎机的旋转容器的长度。如果棒的尺寸在上述范围内,则得到所需的粉碎力,使得可以有效地降低纤维素的平均粒径。棒的填充率与上面相同。
从因与纤维素的羟基相互作用而加速吸附到纤维素上的观点来看,三次粉碎中使用的粉碎助剂包括醇类、脂肪族酰胺类、芳香族羧酸酰胺类、松香酰胺类、脂肪酸的金属盐、芳香族磺酸的二烷基酯的金属盐、苯基膦酸的金属盐、磷酸酯的金属盐、松香酸的金属盐、脂肪酸酯、碳酰肼、N-取代脲、三聚氰胺化合物的盐、尿嘧啶(urasil)和聚醚。其中,从可生物降解的树脂组合物的热稳定性的观点来看,优选选自醇类、脂肪族酰胺类、芳香族羧酸酰胺类、脂肪酸的金属盐、苯基膦酸的金属盐、磷酸酯的金属盐、脂肪酸酯和聚醚中的至少一种。从改善纤维素的粉碎效率和可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,更优选选自醇类、脂肪族酰胺类、脂肪酸的金属盐、苯基膦酸的金属盐、脂肪酸酯和聚醚中的至少一种。
从抑制纤维素的聚集并降低平均粒径的观点来看,优选的是,粉碎助剂中使用的醇是具有优选5~40个碳原子,更优选10~30个碳原子,再更优选14~22个碳原子的直链或支链醇。此外,从与纤维素的羟基相互作用以加速吸附到纤维素上的观点来看,醇可以具有取代基,如醛基、羰基、氨基、酰胺基、亚胺基、酰亚胺基、氰基、巯基、酯基或醚基。
上述醇包括月桂醇、十四烷醇、十六烷醇、硬脂醇、山嵛醇、十六十八醇、2-辛基十二烷醇等。其中,从改善纤维素的粉碎效率和可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,优选十四烷醇、硬脂醇、山嵛醇等。
作为粉碎助剂中使用的脂肪族酰胺,从与纤维素的羟基相互作用以加速吸附到纤维素上的观点来看,脂肪族酰胺可以具有取代基,如醛基、羰基、氨基、亚胺基、酰亚胺基、氰基、巯基、酯基或醚基。
上述脂肪族酰胺类化合物的具体实例包括12-羟基硬脂酸单乙醇酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、亚乙基双癸酸酰胺、亚乙基双辛酸酰胺、亚甲基双12-羟基硬脂酰胺、亚乙基双12-羟基硬脂酰胺、六亚甲基双12-羟基硬脂酰胺等。其中,从改善纤维素的粉碎效率和可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,优选亚烷基双羟基脂肪酸酰胺类,如亚甲基双12-羟基硬脂酰胺、亚乙基双12-羟基硬脂酰胺或六亚甲基双12-羟基硬脂酰胺,更优选亚乙基双12-羟基硬脂酰胺。
从抑制纤维素的聚集并降低平均粒径的观点来看,优选的是,粉碎助剂中使用的脂肪酸的金属盐是具有优选12~24个碳原子,更优选14~20个碳原子的脂肪酸的金属盐。从与纤维素的羟基相互作用以加速吸附到纤维素上的观点来看,脂肪酸部分可以具有取代基,如醛基、羰基、氨基、酰胺基、亚胺基、酰亚胺基、氰基、巯基、酯基或醚基。
上述脂肪酸的金属盐包括癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、山嵛酸等的钠盐、钾盐、钙盐、镁盐等。其中,从改善纤维素的粉碎效率和可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,优选肉豆蔻酸钠和硬脂酸钠。
粉碎助剂中使用的苯基膦酸的金属盐是具有可以有取代基的苯基和膦酸基[-PO(OH)2]的苯基膦酸的金属盐,其中苯基的取代基包括具有1~10个碳原子的烷基、烷氧基具有1~10个碳原子的烷氧基羰基等。苯基膦酸的具体实例包括未取代的苯基膦酸、甲基苯基膦酸、乙基苯基膦酸、丙基苯基膦酸、丁基苯基膦酸、二甲氧基羰基苯基膦酸、二乙氧基羰基苯基膦酸等,优选未取代的苯基膦酸。
苯基膦酸的金属盐包括锂、钠、镁、铝、钾、钙、钡、酮、锌、铁、钴、镍等的盐。从改善可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,优选锌盐。
优选的,粉碎助剂中使用的脂肪酸酯是具有以下通式(1)代表的化合物:
R1COOR2        (1)
其中从改善可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,优选的是,R1和R2使得但不特别限于R1是具有优选1~50个碳原子,更优选1~40个碳原子,再更优选2~30个碳原子的直链或支链的烷基、烯基、羟基烷基或烷基醚基团,R2是烷基、烯基、醚基团、烷基醚基团或含有羟基的烷基、通过从甘油酯除去一个酰氧基得到的残基、或烯化氧基,每一个具有优选1~50个碳原子,更优选1~30个碳原子,再更优选2~20个碳原子。
此外,从与纤维素的羟基相互作用以加速吸附到纤维素上的观点来看,脂肪酸酯可以具有取代基,如醛基、羰基、氨基、酰胺基、亚胺基、酰亚胺基、氰基、巯基、酯基或醚基。
上述脂肪酸酯包括肉豆蔻酸异丙酯、肉豆蔻酸辛基十二烷基酯、棕榈酸辛酯、硬脂酸硬脂基酯、失水山梨醇单油酸酯、失水山梨醇单硬脂酸酯、季戊四醇单油酸酯,季戊四醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯、12-羟基硬脂酸甘油三酯、12-羟基硬脂酸甘油二酯、12-羟基硬脂酸单甘油酯、季戊四醇-单-12-羟基硬脂酸酯、季戊四醇-二-12-羟基硬脂酸酯、季戊四醇-三-12-羟基硬脂酸酯以及琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的酯化合物等。其中,从改善纤维素的粉碎效率和可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,优选选自12-羟基硬脂酸甘油三酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇-单-12-羟基硬脂酸酯、季戊四醇-二-12-羟基硬脂酸酯、季戊四醇-三-12-羟基硬脂酸酯以及琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的酯化合物中的至少一种,更优选季戊四醇单硬脂酸酯以及琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的酯化合物中的至少一种。
优选的是,粉碎助剂中使用的聚醚是以下通式(2)代表的化合物:
R3-O-[(R4O)p-H]      (2)
其中从改善可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,R3、R4和p使得但不特别限于R3优选是氢原子或具有1~50个碳原子的烷基或烯基,R4优选是具有2~4个碳原子的亚烷基,更优选亚乙基或亚丙基。此外,p是平均加入的摩尔数,优选为2~400,更优选5~200,再更优选5~150。
优选的是,通式(2)的化合物的具体实例是以下通式(3)代表的化合物:
R5O-(C2H4O)s(C3H6O)t-H       (3)
其中从改善纤维素的粉碎效率和可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,R5是氢原子或具有1~22个碳原子的烷基;每个s和t是环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)的平均加入的摩尔数,独立地为0~200,优选2~100,条件是s和t不同时满足s=0和t=0,并且在同时含有EO和PO的情况下,这些EO和PO可以随机或嵌段的形式加入。
R5中的烷基包括甲基、乙基、异丙基、丙基、丁基、叔丁基、异丁基、各种戊基、各种己基、各种辛基、各种癸基、各种十二烷基、各种十四烷基、各种十六烷基、各种十八烷基等。从改善纤维素的粉碎效率和可生物降解的树脂成型制品的耐冲击性的观点来看,优选的是,R5是氢原子或具有1~18个碳原子的烷基。
本发明中使用的聚醚的重均分子量优选为100~20,000,更优选400~20,000。使用氯仿作为溶剂,根据GPC方法,使用聚苯乙烯作为标准物质测量重均分子量。
此外,在本发明中,除了上述粉碎助剂之外,在不损害本发明效果的范围内,可以使用其他粉碎助剂。其他粉碎助剂包括芳香族羧酸的酰胺,如均苯三酸三(叔丁基酰胺)、间亚二甲苯基双12-羟基硬脂酰胺和1,3,5-苯三酸三环己基酰胺;松香酰胺,如对亚二甲苯基双松香酰胺;芳香族磺酸的二烷基酯的金属盐,如5-磺基异邻苯二甲酸二甲酯二钡和5-磺基异邻苯二甲酸二甲酯二钙;磷酸酯的金属盐,如钠-2,2’-亚甲基双(4,6-二叔丁基苯基)磷酸酯和铝双(2,2’-亚甲基双-4,6-二叔丁基苯基磷酸酯);松香酸的金属盐,如甲基脱氢松香酸钾;碳酰肼,如十亚甲基二羰基二苯甲酰肼;N-取代脲,如二甲苯双硬脂酰基脲;三聚氰胺化合物的盐,如氰尿酸三聚氰胺(melainecyanurate);和尿嘧啶,如6-甲基尿嘧啶。
上述粉碎助剂可以单独使用或者两种或更多种以任何比例组合使用。
在本发明中,按将要进行三次粉碎的100重量份纤维素计,粉碎助剂的加入量优选为0.1~100重量份,更优选0.5~50重量份,再更优选1~30重量份,再更优选2~20重量份。如果按将要进行三次粉碎的100重量份纤维素计,粉碎助剂的加入量为0.1重量份或更大,则可以减小纤维素的平均粒径,如果粉碎助剂的加入量为100重量份或更小,则可以有效地获得平均粒径为30μm或更小的纤维素。
三次粉碎的处理时间可以根据粉碎机的种类、填充粉碎机的介质的种类、大小和填充率等适当调整。从有效减少纤维素的平均粒径的观点来看,处理时间优选为0.01~50hr,更优选0.05~20hr,再更优选0.10~10hr,再更优选0.10~5hr,再更优选0.10~3.5hr。从防止热降解的观点来看,粉碎处理温度为但不特别限于优选5~250℃,更优选10~200℃,再更优选15~150℃。
因此,根据三次粉碎,得到纤维素颗粒本身的强聚集被抑制的纤维素微粒。纤维素微粒的平均粒径优选为0.1~30μm,更优选0.1~20μm。
从获得适当的挠曲强度和挠曲模量的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,结晶度小于50%的纤维素的含量优选为1重量份或更大,从避免挠曲强度或挠曲模量过度增大的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,结晶度小于50%的纤维素的含量优选为350重量份或更小。从可生物降解的树脂成型制品的柔韧性和耐冲击性的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,结晶度小于50%的纤维素的含量优选为1~300重量份,更优选5~100重量份,再更优选5~50重量份。换句话说,从满足可生物降解的树脂成型制品的挠曲强度、挠曲模量、柔韧性和耐冲击性的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,结晶度小于50%的纤维素的含量优选为1~300重量份,更优选5~100重量份,再更优选5~50重量份。
除了上述可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素之外,本发明的可生物降解的树脂组合物还可以适当地含有增塑剂、有机晶体成核剂、无机填料、阻燃剂、水解抑制剂等。
[增塑剂]
与常规可生物降解的树脂组合物中使用的纤维素相比,本发明的可生物降解的树脂组合物中所含的结晶度小于50%的纤维素具有显著降低的结晶度。为此,尽管纤维素本身起到类似增塑剂的作用,但从进一步改善可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性以及耐冲击性的观点来看,优选的,本发明的可生物降解的树脂组合物含有增塑剂。
增塑剂包括但不特别限于已知的化合物。优选的,从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性的观点来看,增塑剂包括在一个分子中具有2个或更多酯基的酯化合物,其中构成酯的至少一种醇组分是醇与具有2~3个碳原子的烯化氧的烯化氧加成物,平均每一个羟基上加成0.5~5mol的烯化氧。
当增塑剂含有上述酯化合物时,可生物降解的树脂组合物的耐热性及其与可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素的相容性良好。为此,耐渗出性改善,同时使可生物降解的树脂柔韧的效果也改善。因此,由于使可生物降解的树脂柔韧的效果改善,所以可以认为当可生物降解的树脂结晶化时,生长速度也改善。结果,由于可生物降解的树脂即使在低模具温度下也保持柔韧性,所以可以认为可生物降解的树脂的结晶化在较短的模具保持时间时进行,从而表现出优异的成型性。此外,由于与结晶度小于50%的纤维素的相容性改善,所以可以认为通过二者的相互作用可以得到同时满足优异的强度和柔韧性的可生物降解的树脂组合物。
通过缩聚醇组分和羧酸组分得到酯化合物。
醇组分可以包括但不特别限于一元醇、多元醇等。其中,从与可生物降解的树脂的相容性、增塑效率和耐挥发性的观点来看,醇与具有2~3个碳原子的烯化氧基的烯化氧加成物,醇的每一个羟基上优选加成平均0.5~5mol的烯化氧基,更优选加成1~4mol的烯化氧基,再更优选加成2~3mol的烯化氧基。如果具有2或3个碳原子的烯化氧基的平均摩尔数为0.5mol或更大,则醇组分可以为可生物降解的树脂提供充分的增塑性,如果烯化氧基的平均摩尔数为5mol或更小,则耐渗出性效果变得良好。从增塑效率的观点来看,具有2或3个碳原子的烯化氧基优选是乙烯氧基。
此外,优选的是,与酯基结合的除烯化氧基之外的官能团,在一元醇的情况下,从相容性的观点来看,是具有优选1~8个碳原子,更优选1~6个碳原子,再更优选1~4个碳原子,再更优选1~2个碳原子的烃基团。优选的是,与酯基结合的除烯化氧基之外的官能团,在多元醇的情况下,从相容性的观点来看,是具有优选1~8个碳原子,更优选1~6个碳原子,再更优选1~4个碳原子的烃基。
构成上述酯基的各种醇是独立的。优选的是,醇组分中所含的至少一种醇是上述烯化氧加成物,更优选的是,所有醇均是上述烯化氧加成物,再更优选的是,所有醇均是相同种类的上述烯化氧加成物。
此外,从耐挥发性的观点来看,醇组分可以含有芳香族醇。由于与具有相同碳原子数的脂肪族醇相比,芳香族醇与可生物降解的树脂具有更优异的相容性,因此芳香族醇可以在保持耐渗出性的同时增大分子量。芳香族醇包括苄基醇等。在酯化合物所含的两个或更多的酯基中,优选的是,芳香族醇构成优选超过0且1.5个或更少的酯基、更优选超过0且1.2个或更少的酯基、再更优选超过0且1个或更少的酯基。
羧酸组分中所含的羧酸化合物包括但不特别限于已知的羧酸、其酸酐和酸的烷基(1~3个碳原子)酯等。这里,羧酸、其酸酐和酸的烷基酯在本文统称为羧酸化合物。
醇组分和羧酸组分的缩聚可以根据已知的方法进行。
例如,当本发明中使用的增塑剂是多元羧酸醚酯时,可以在诸如对甲苯磺酸一水合物或硫酸等酸催化剂或者诸如二丁基氧化锡等金属催化剂的存在下,通过使具有3~5个碳原子的饱和二元酸或其酸酐与聚亚烷基二醇单烷基醚直接反应,或者使具有3~5个碳原子的饱和二元酸的低级烷基酯与聚亚烷基二醇单烷基醚进行酯交换来获得目标产物。具体而言,例如可以通过在反应容器中加入聚乙二醇单烷基醚、饱和二元酸以及作为催化剂的对甲苯磺酸一水合物,使得聚乙二醇单烷基醚/饱和二元酸/对甲苯磺酸一水合物的比例(摩尔比)为2~4/1/0.001~0.05,并在存在或不存在诸如甲苯等溶剂下,在常压或减压下,在100~130℃的温度下对混合物进行脱水来获得目标产物。优选不使用溶剂且在减压下进行反应的方法。
另外,当本发明中使用的增塑剂是多元醇的酯时,例如通过以下方法获得:在碱金属催化剂的存在下,使用高压釜在120~160℃的温度下将具有2~3个碳原子的烯化氧按照每1mol甘油加入3~9mol烯化氧。然后,在110℃下向得到的1mol甘油烯化氧加成物中滴加3mol乙酸酐,滴加结束后使混合物在110℃下熟化2小时,以使化合物乙酰化。可以通过在减压下对反应产物进行水蒸气蒸馏,馏去所含有的乙酸和未反应的乙酸酐来获得目标产物。
另外,当本发明中使用的增塑剂是羟基羧酸醚的酯时,可以通过以下方法获得:在碱金属催化剂的存在下,使用高压釜在120~160℃的温度下将具有2~3个碳原子的烯化氧按照每1mol羟基羧酸(如乳酸)加入2~5mol的烯化氧。然后,在110℃下向得到的1mol乳酸烯化氧加成物中滴加1mol乙酸酐,滴加结束后使混合物在110℃下熟化2小时,以使化合物乙酰化。在减压下对反应产物进行水蒸气蒸馏,馏去所含有的乙酸和未反应的乙酸酐。接下来,可以通过按照生成物/聚亚烷基二醇单烷基醚/对甲苯磺酸一水合物(催化剂)比例(摩尔比)为1/1~2/0.001~0.05的量将各组分加到反应容器中,并在存在或不存在溶剂(如甲苯)下,在常压或减压下,在100~130℃的温度下使混合物脱水来获得目标产物。
这样,得到可以作为增塑剂的酯化合物。在本发明中,从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性以及具有成型性、增塑性和耐渗出性的观点来看,优选选自琥珀酸或己二酸与聚乙二醇单甲基醚所形成的酯化合物,以及乙酸与甘油或乙二醇的环氧乙烷加成物所形成的酯化合物中至少一种的酯化合物,更优选琥珀酸或己二酸与聚乙二醇单甲基醚所形成的酯化合物。
此外,从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有优异的成型性和耐冲击性的观点来看,更优选的是多元醇的烷基醚的酯类,如乙酸与甘油和平均3~9mol的环氧乙烷(每一个羟基为1~3mol)的加成物所形成的酯化合物,乙酸与二甘油和平均4~12mol的环氧乙烷(每一个羟基为1~3mol)的加成物所形成的酯化合物,以及乙酸与聚乙二醇和平均4~9mol的环氧乙烷(每一个羟基为1~3mol)的加成物所形成的酯化合物;和多元羧酸和聚乙二醇单甲基醚所形成的酯化合物,如琥珀酸与聚乙二醇单甲基醚和平均2~4mol的环氧乙烷的加成物所形成的酯化合物,己二酸与聚乙二醇单甲基醚和平均2~3mol的环氧乙烷的加成物所形成的酯化合物,以及1,3,6-己三酸与聚乙二醇单甲基醚和平均2~3mol的环氧乙烷的加成物所形成的酯化合物。
从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有优异的成型性和耐冲击性以及具有增塑剂的优异耐渗出性的观点来看,再更优选的是乙酸与甘油和平均3~6mol的环氧乙烷(每一个羟基为1~2mol)的加成物所形成的酯化合物,乙酸与聚乙二醇和平均4~6mol的环氧乙烷的加成物所形成的酯化合物,琥珀酸与聚乙二醇单甲基醚和平均2~3mol的环氧乙烷的加成物所形成的酯化合物,己二酸与二乙二醇单甲基醚所形成的酯化合物,以及1,3,6-己三酸与二乙二醇单甲基醚所形成的酯化合物。从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有优异的成型性和耐冲击性以及具有增塑剂的优异耐渗出性、耐挥发性和耐刺激性臭味的观点来看,再更优选的是琥珀酸与三乙二醇单甲基醚所形成的酯化合物。
此外,从耐挥发性的观点来看,优选的是己二酸与二乙二醇单甲基醚/苄基醇混合物(重量比:1/1)所形成的酯化合物。
这里,优选的是,从充分表现出作为增塑剂功能的观点来看,上述酯化合物是其中所有酯化相关的基团均发生反应的饱和酯。
从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性以及具有耐渗出性和耐挥发性的观点来看,酯化合物的平均分子量优选为250~700,更优选300~600,再更优选350~550,再更优选400~500。这里,平均分子量可以根据JIS K0070中记载的方法求出皂化值,然后根据下式计算平均分子量求得:
Figure BPA00001293683100241
除了上述酯化合物之外,增塑剂可以适宜地含有不影响本发明效果的其他增塑剂。从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性以及具有耐渗出性的观点来看,上述酯化合物的含量不特别限于占增塑剂的优选为60重量%或更大,更优选70重量%或更大,再更优选90重量%或更大,再更优选基本上100重量%。
从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性以及获得耐冲击性的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,增塑剂的含量优选为5~50重量份,更优选7~30重量份,再更优选8~30重量份,再更优选8~20重量份。
[有机晶核剂]
有机晶核剂包括酰胺类,如脂肪酸单酰胺、脂肪酸二酰胺、芳香族羧酸酰胺和松香酰胺;羟基脂肪酸酯;金属盐,如芳香族磺酸的二烷基酯的金属盐、苯基膦酸的金属盐、磷酸酯的金属盐和松香酸的金属盐;碳酰肼;N-取代脲;有机颜料等。从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有成型性、耐热性和耐冲击性以及有机晶核剂的耐渗出性的观点来看,优选选自在一个分子中具有羟基和酰胺基团的化合物,以及羟基脂肪酸酯的至少一种化合物,更优选组合使用上述这些化合物中的至少一种与苯基膦酸的金属盐,再更优选组合使用在一个分子中具有羟基和酰胺基团的化合物与苯基膦酸的金属盐。
在一个分子中具有羟基和酰胺基团的化合物的具体实例包括羟基脂肪酸单酰胺类,如12-羟基硬脂酸单乙醇酰胺;羟基脂肪酸二酰胺类,如亚甲基双12-羟基硬脂酰胺、亚乙基双12-羟基硬脂酰胺和六亚甲基双12-羟基硬脂酰胺等。其中,从提高与可生物降解的树脂的相容性并同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性的观点来看,优选具有2个或更多羟基和2个或更多酰胺基团的脂肪酸二酰胺类。从可生物降解的树脂组合物的成型性、耐热性和耐冲击性以及耐渗出性的观点来看,更优选亚烷基双羟基硬脂酰胺,如亚甲基双12-羟基硬脂酰胺、亚乙基双12-羟基硬脂酰胺和六亚甲基双12-羟基硬脂酰胺,再更优选亚乙基双12-羟基硬脂酰胺。
从提高混炼时有机晶核剂的分散性以及提高可生物降解的树脂组合物的结晶速度的观点来看,在一个分子中具有羟基和酰胺基团的化合物的熔点优选为65℃或更高,更优选70~220℃,再更优选80~190℃。
羟基脂肪酸酯的具体实例包括羟基脂肪酸酯,如12-羟基硬脂酸甘油三酯、12-羟基硬脂酸甘油二酯、12-羟基硬脂酸甘油单酯、季戊四醇单12-羟基硬脂酸酯、季戊四醇二12-羟基硬脂酸酯和季戊四醇三12-羟基硬脂酸酯。从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有成型性、耐热性和耐冲击性以及有机晶核剂的耐渗出性的观点来看,优选12-羟基硬脂酸甘油三酯。
作为苯基膦酸的金属盐,其实例与针对上述粉碎助剂所列出的实例相同。
在本发明中,作为有机晶核剂,当选自在一个分子中具有羟基和酰胺基团的化合物和羟基脂肪酸酯的至少一种化合物与苯基膦酸的金属盐一起使用时,从表现出本发明的效果的观点来看,这些化合物的比例使得选自在一个分子中具有羟基和酰胺基团的化合物和羟基脂肪酸酯中的至少一种化合物/苯基膦酸的金属盐(重量比)优选为20/80~80/20,更优选30/70~70/30,再更优选40/60~60/40。
从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并获得耐冲击性的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,有机晶核剂的含量优选为0.05~5重量份,更优选0.10~3重量份,再更优选0.20~2重量份,再更优选0.20~1重量份。
无机填料包括诸如滑石、高岭土、云母和蒙脱石等硅酸盐;无机化合物,如二氧化硅、氧化镁和氢氧化铝;纤维状无机填料,如玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维和硅灰石等。从获得良好的分散性的观点来看,无机填料的平均粒径优选为0.1~20μm,更优选0.1~10μm。在无机填料中,从可生物降解的树脂成型制品的成型性和耐热性的观点来看,优选硅酸盐,更优选滑石或云母,再更优选滑石。此外,从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有成型性和透明性的观点来看,优选二氧化硅。
通过根据衍射和散射方法测量体积平均粒径可以得到无机填料的平均粒径。例如,市售的设备包括从Coulter商购得到的激光衍射和光散射粒度分析仪LS230等。
从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并获得充分的耐热性和耐冲击性的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,无机填料含量优选为1~200重量份,更优选3~50重量份,再更优选5~40重量份。
作为阻燃剂,可以使用任何已知的阻燃剂,如含磷阻燃剂和无卤阻燃剂,如氢氧化铝和氢氧化镁。在观察阻燃剂效果的同时测定阻燃剂的含量。从获得有利的阻燃效果同时抑制加工时的流动性以及防止成型制品的强度或耐冲击性降低的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,阻燃剂的含量优选为10~60重量份,更优选15~55重量份。
水解抑制剂包括碳二亚胺化合物,如聚碳二亚胺化合物和单碳二亚胺化合物。从同时满足可生物降解的树脂组合物的强度和柔韧性并具有成型性的观点来看,优选聚碳二亚胺化合物,从可生物降解的树脂组合物的耐热性和耐冲击性以及有机晶核剂的耐渗出性的观点来看,优选单碳二亚胺化合物。
聚碳二亚胺化合物包括聚(4,4’-二苯基甲烷碳二亚胺)、聚(4,4’-二环己基甲烷碳二亚胺)、聚(1,3,5-三异丙基苯)聚碳二亚胺、聚(1,3,5-三异丙基苯和1,5-二异丙基苯)聚碳二亚胺等。单碳二亚胺化合物包括N,N’-二-2,6-二异丙基苯基碳二亚胺等。
为了满足可生物降解的树脂组合物的成型性、耐热性和耐冲击性以及有机晶核剂的耐渗出性,上述碳二亚胺化合物可以单独使用或者两种或更多种组合使用。此外,作为聚(4,4’-二环己基甲烷碳二亚胺),可以购买并使用Carbodilite LA-1(从Nisshin Boseki商购得到);作为聚(1,3,5-三异丙基苯)聚碳二亚胺和聚(1,3,5-三异丙基苯和1,5-二异丙基苯)聚碳二亚胺,可以购买并使用Stabaxol P和Stabaxol P-100(从Rhein Chemie商购得到);作为N,N’-二-2,6-二异丙基苯基碳二亚胺,可以购买并使用Stabaxol 1和Stabaxol 1-LF(从Rhein Chemie商购得到)。
从可生物降解的树脂组合物的成型性的观点来看,按100重量份的可生物降解的树脂计,水解抑制剂的含量优选为0.05~3重量份,更优选0.10~2重量份,再更优选0.20~1重量份。
此外,本发明的可生物降解的树脂组合物除了上述组分以外还可以含有其他组分,如抗氧化剂,例如受阻酚或亚磷酸酯,或润滑剂,例如烃基石蜡或阴离子型表面活性剂。按100重量份的可生物降解的树脂计,抗氧化剂和润滑剂的含量优选为0.05~3重量份,更优选0.10~2重量份。
此外,在不损害本发明效果的范围内,本发明的可生物降解的树脂组合物除了上述组分以外还可以含有其他组分,如抗静电剂、防雾剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、颜料、防霉剂、抗菌剂或发泡剂。
本发明的可生物降解的树脂组合物的制备没有特别限制,只要该组合物含有可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素。在将结晶度小于50%的纤维素与可生物降解的树脂混合时,例如,可以使用以下的制备化合物混合物的方法,包括使用双螺杆挤出机或熔融混合机将具有给定粒径的结晶度小于50%的纤维素捏合成可生物降解的树脂中的步骤。在该方法中,在将结晶度小于50%的纤维素加到挤出机中时,首先仅熔化可生物降解的树脂,然后从带有侧面进料机等的双螺杆挤出机的半程(half-way)加入结晶度小于50%的纤维素。
本发明的可生物降解的树脂组合物具有良好的加工性,例如可以在200℃或更低的低温下加工该组合物,这样即使当使用增塑剂时,还有不易引起增塑剂分解的优点,从而该组合物可以成型为用于各种用途的膜或片。
<可生物降解的树脂成型制品和制造成型制品的方法>
通过将本发明的可生物降解的树脂组合物成型获得本发明的可生物降解的树脂成型制品。具体而言,例如,在用挤出机等熔化聚乳酸树脂和结晶度小于50%的纤维素的同时,根据需要混入增塑剂、有机晶核剂、无机填料等,将获得的熔融混合物填入具有注射成型机等的模具。为了促进熔融时可生物降解的树脂的增塑性,可以在超临界气体存在下熔融的同时进行混合。
本发明的可生物降解的树脂成型制品可以同时满足强度和柔韧性,同时含有结晶度小于50%的纤维素。
制造本发明的可生物降解的树脂成型制品的优选方法是包括以下步骤的方法:熔融捏合含有可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素的可生物降解的树脂组合物[以下称作步骤(1)];和将步骤(1)中得到的熔融混合物填入温度为110℃或更低的模具中进行成型[以下称作步骤(2)]。
步骤(1)的具体实例包括例如使用熔融捏合机等在160~250℃的温度下熔融捏合可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素的步骤。对熔融捏合机没有特别限制,其实例是双螺杆挤出机等。此外,从可生物降解的树脂组合物的成型性和防止降解的观点来看,熔融捏合温度优选为160~250℃,更优选165~230℃,再更优选170~210℃。
在本发明中,优选的是,包括在步骤(1)后将熔融混合物冷却到非晶态(换句话说,通过广角X射线衍射方法测量的结晶度为1%或更小的情形),然后进行步骤(2)的方法,或者包括在步骤(1)后将熔融混合物冷却,然后立即进行步骤(2)的方法。从表现出改善结晶化速度的观点来看,包括在步骤(1)后将熔融混合物冷却,然后立即进行步骤(2)的方法是更优选的。
步骤(2)的具体实例包括例如将可生物降解的树脂组合物填入温度为110℃或更低的模具中使用注射成型机等进行成型的步骤等。从改善结晶化速度和操作性的观点来看,步骤(2)中的模具温度优选为110℃或更低,更优选90℃或更低,再更优选80℃或更低。此外,模具温度优选为30℃或更高,更优选40℃或更高,再更优选60℃或更高。从这些观点来看,模具温度优选为30~110℃,更优选40~90℃,再更优选60~80℃。
从实现60%或更大的相对结晶度和提高生产率的观点来看,在步骤(2)的模具内的保持时间优选为5~60秒,更优选8~50秒,再更优选10~45秒。这里,本文中使用的术语相对结晶度是指下式表示的结晶度:
相对结晶度(%)={(ΔHm-ΔHcc)/ΔHm×100}
具体而言,利用DSC设备(Diamond DSC,从Perkin-Elmer商购得到),使用ΔHcc(其是在1st RUN中观察到的聚乳酸树脂的冷结晶焓绝对值)和ΔHm(其是在2nd RUN中观察到的熔融结晶焓)可以得到相对结晶度,其中1st RUN包括以20℃/分钟的加热速率从20℃加热到200℃,在200℃下保持5分钟,以-20℃/分钟的冷却速率从200℃冷却到20℃,在20℃下保持1分钟,2nd RUN包括在1st RUN后以20℃/分钟的加热速率从20℃加热到200℃。
实施例
下面的实施例进一步描述了本发明的实施方案并进行证实。各实施例仅是进行说明,并非用于限定本发明。
[聚乳酸树脂的熔点]
使用DSC设备(Diamond DSC,从Perkin-Elmer商购得到),根据JIS-K7121规定的测量差示扫描量热的加热法从熔融结晶的吸热峰值温度获得聚乳酸树脂的熔点。在将样品以10℃/分钟的加热速率从20℃加热到250℃的同时测量熔点。
[聚乳酸树脂的玻璃化转变温度]
聚乳酸树脂的玻璃化转变温度是从使用DMS装置(DMS 6100,从SeikoInstruments Inc.商购得到)的动态粘弹性测量中损耗模量(E″)的峰值温度获得的值。通过将样品以2℃/分钟的加热速率从-100℃加热到150℃来测量动态粘弹性。
[含水量经调整的含纤维素原料的平均粒径]
提供筛孔为Xμm和0.9Xμm的筛子,将50g样品放置在筛子上并筛分分级。此时,当通过筛孔为Xμm的筛子但未通过筛孔为0.9Xμm的筛子的纤维素重量为90重量%(45g)或更大时,含纤维素原料的平均粒径定义为Xμm。
[通过一次粉碎得到的含纤维素原料、非晶纤维素和结晶纤维素的平均粒径]
通过一次粉碎得到的含纤维素原料、非晶纤维素和结晶纤维素的平均粒径是指体积平均粒径(D50),其使用激光衍射/散射式粒度分布测定仪″LA-920″(从Horiba LTD.商购得到)测量。测量条件是在测量粒径前用超声波处理1分钟,水被用作测量时的分散介质,在25℃的温度下测量体积平均粒径(D50)。
[含纤维素原料的堆密度]
使用从Hosokawa Micron Corporation商购得到的″Powder Tester″测量堆密度。通过振动筛使样品通过斜道下降并接收在预定容器(体积:100mL)中,并测量容器内的样品重量,从而计算堆密度。这里,对于柔毛状样品,通过使样品通过斜道而未通过筛子下降并接收在预定容器(体积:100mL)中,并测量容器内的样品重量,从而计算堆密度。
[纤维素I型结晶度]
使用从Rigaku商购得到的″Rigaku RINT 2500VC X-RAYdiffractometer″在以下条件下测量样品的X射线衍射强度,并基于上面的计算式计算结晶度,从而求得纤维素I型结晶度。这里,通过将小球压缩到面积320mm2和厚度1mm的大小来制作测量用样品。
X射线源:Cu/Kα-射线
管电压:40kV
管电流:120mA
测量范围:衍射角2θ=5~45°
扫描速度:10°/min
[含纤维素原料的含水量]
使用红外线水分测定仪(″FD-610″,从Kett Electric Laboratory商购得到)在150℃下测量含水量。
[纤维素含量]
根据Bunseki Kagakubinran(Analyical Chemistry Handbook)(Kaitei4-han(Revised Fourth Edition),1991年11月30日,Maruzen Company,Limited出版),The Japan Society of Analytical Chemistry编辑的第1081-1082页中记载的综纤维素定量法测量纤维素含量。
[纤维素中的木质素含量]
根据Klason-木质素方法,求得酸不溶性木质素的量和酸溶性木质素的量,其总量定义作纤维素中的木质素含量。
具体而言,根据Soxley提取法,通过使用乙醇和苯[乙醇/苯=1/2(重量比)]的混合溶剂从粉碎至粒径1.0mm的约7.5g样品中提取有机溶剂可溶性组分制得0.3g样品,将其与冰上的72% H2SO4(4.5mL)混合,将混合物在30℃下保存(1125r/m)。接下来,用蒸馏水将H2SO4的浓度稀释到约3%,在高压釜中加热30分钟,对加热的混合物进行抽滤。称重残留物,并定义作为酸不溶性木质素的量。此外,将3% H2SO4(2.7mL)加到0.3mL的滤液中,以将滤液稀释10倍,使用分光光度计(从HITACHI,LTD.商购得到,U-2010)测量205~210nm附近的最大吸光度,根据下式从吸光度求得酸溶性木质素的量:
酸溶性木质素的量(%)=100×稀释率×滤液量(L)×(样品溶液的吸光度-3%H2SO4的吸光度)÷{木质素的吸光度系数(=110L/g·cm)×样品使用重量(g)×吸光度测量用样品管长度(cm)}
[增塑剂的平均分子量]
平均分子量可以根据JIS K0070中记载的方法求出皂化值,然后根据下式计算平均分子量求得:
Figure BPA00001293683100321
[有机晶核剂的熔点]
使用DSC设备(Diamond DSC,从Perkin-Elmer商购得到),通过以10℃/分钟的加热速率将样品从20℃加热到500℃来测量熔点。
下面说明结晶度小于50%的纤维素的制造例。这里,在本实施例中,结晶度小于50%的纤维素被称作″非晶纤维素″,结晶度为50%或更大的纤维素被称作″结晶纤维素″。在以下制造例中得到各非晶纤维素的平均粒径和结晶度,结晶纤维素示于表1~5中。
非晶纤维素的制造例1
[使用切碎机的处理(粗粉碎)]
将含纤维素原料片状木浆(″Blue Bear Ultra Ether″,从Borregard商购得到,800mm×600mm×1.5mm,结晶度:81%,纤维素含量(通过从含纤维素原料除去水得到的残余组分中的含量,下同):96重量%,含水量:7.0重量%)装填到切碎机(″MSX2000-IVP440F″,从Meikoshokai Co.,Ltd.商购得到),制造约10mm×约5mm×约1.5mm的屑状浆料。
[使用粉碎机的处理(一次粉碎)]
将得到的屑状浆料以2kg/hr的速率供应到双螺杆挤出机(″EA-20″,从Suehiro EPM Corporation商购得到),在允许冷水从外部流过的同时以660sec-1的剪切速度和300r/min的螺杆转速进行一次通过处理。这里,上述双螺杆挤出机是完全啮合的共旋转双螺杆挤出机,其中配置成两排的螺杆包括螺杆直径为40mm的螺杆件,以及与螺杆件相互成(90°)交替排列的12段的捏合圆盘件,这两个螺杆具有相同的构成。此外,由于处理时产生的热量,双螺杆挤出机的温度为30~70℃。使用挤出机处理后(一次粉碎后)得到的浆料的平均粒径为120μm,堆密度为219kg/m3
[使用粉碎机的处理(二次粉碎)]
将使用挤出机处理后得到的浆料以50g的量供应到粉碎机A,其是间歇处理搅拌式粉碎机(″Sand Grinder″,从Igarashi Kikai商购得到,容器容积:800mL,填有直径5mm的720g氧化锆珠,填充率:25%,搅拌叶片直径:70mm)。在允许冷水流过容器护套的同时,在2000r/min的搅拌转速下对浆料进行粉碎处理180分钟。操作时的温度为30~70℃。
在处理结束后,在搅拌式粉碎机的壁面和底部上未发现浆料的固体沉积物等。
从上述搅拌式粉碎机取出二次粉碎处理后得到的浆料,用筛孔75μm的筛子筛分。结果,作为通过筛子的产品,得到45g(供给量的90重量%)的非晶纤维素A。
非晶纤维素的制造例2
进行制造例1中的相同程序,区别在于在使用粉碎机的处理(二次粉碎)中粉碎处理时间从180分钟变到45分钟,得到非晶纤维素B。
非晶纤维素的制造例3
进行制造例1中的相同程序,区别在于在使用粉碎机的处理(二次粉碎)中粉碎处理时间从180分钟变到90分钟,得到非晶纤维素C。
非晶纤维素的制造例4
将使用挤出机处理后(一次粉碎后)得到的50g浆料供应到作为二次粉碎用粉碎机的振动磨(″MB-I″,从CHUO KAKOHKI CO.,LTD.商购得到,整体容器容积:3.5L),振动磨填有11个棒(截面形状:圆形,直径:30mm,长度:218mm,材质:不锈钢)(填充率:48%)。在振幅(oscillation)8mm和转速1200转/分钟的条件下对浆料处理60分钟。操作时的温度为30℃。
在处理结束后,在振动磨的壁面和底部上未发现浆料的固体沉积物等。从上述振动磨取出二次粉碎处理后得到的浆料,用筛孔75μm的筛子筛分。结果,作为通过筛子的产品,得到30g(供给量的60重量%)的非晶纤维素D。
非晶纤维素的制造例5
[使用粉碎机的处理(一次粉碎)]
按与制造例1相同方式进行一次粉碎,区别在于使用松树屑(″KaitekiFunwari Beddo(Comfortable Soft Bed)″,从DoggyMan H.A.Co.,Ltd.商购得到,纤维素含量:66重量%,含水量:7.2重量%)作为含纤维素原料。使用挤出机处理后(一次粉碎后)得到的含纤维素原料的平均粒径为105μm,堆密度为225kg/m3.
[使用粉碎机的处理(二次粉碎)]
在与制造例4相同条件下,使用与制造例4中相同的粉碎机作为二次粉碎中使用的粉碎机,对使用挤出机处理后(一次粉碎后)得到的50g含纤维素原料处理75分钟。操作时的温度为30℃。
在处理结束后,在粉碎机的壁面和底部上未发现屑的固体沉积物等。从上述粉碎机取出二次粉碎处理后得到的屑,用筛孔75μm的筛子筛分。结果,作为通过筛子的产品,得到43g(供给量的85重量%)的非晶纤维素E。
非晶纤维素的制造例6
使用740g松树屑(″Kaiteki Funwari Beddo(Comfortable Soft Bed)″,从DoggyMan H.A.Co.,Ltd.商购得到,纤维素含量:66重量%,木质素含量:33重量%,含水量:7.2重量%)作为含纤维素原料,并使用热压机(从KochiPrefectural Paper Industry Technology Center商购得到),在132g氢氧化钠、0.33g蒽醌和3300g水的存在下,在172℃和0.9MPa的条件下进行反应240分钟,从而根据碱煮处理发生去木质素反应。对获得的蒸煮的产品用流水洗涤,直到洗液的pH值达到7,在105℃下干燥,使用得到的产品作为使用粉碎机的处理(一次粉碎)的原料(纤维素含量:93重量%,木质素含量:6.0重量%,含水量:5.2重量%)进行制造例5中的相同程序,得到非晶纤维素F。
非晶纤维素的制造例7
进行制造例5中的相同程序,区别在于含纤维素原料变为日本雪松屑(″Sugi Kinoko Chips(Japanese cedar fungus chips)″,从Saninmarawa ForestryCo.,Ltd.商购得到,纤维素含量:72重量%,含水量:7.5重量%),得到非晶纤维素G。
非晶纤维素的制造例8
进行制造例5中的相同程序,区别在于含纤维素原料变为日本柏树屑(″Hinoki Kinoko Chips(Japanese cypress fungus chips)″,从SaninmaruwaForestry Co.Ltd.商购得到,纤维素含量:71重量%,含水量:7.4重量%),得到非晶纤维素H。
非晶纤维素的制造例9
按与制造例1相同方式进行粗粉碎处理,区别在于含纤维素原料变为报纸(从THE YOMIURI SHIMBUN商购得到,纤维素含量:83重量%,含水量:7.7重量%),然后按与制造例5相同方式进行一次粉碎处理和其后的处理,得到非晶纤维素I。
非晶纤维素的制造例10
进行制造例9中的相同程序,区别在于含纤维素原料变为杂志(″MORE″,从SHUEISHA,Inc.商购得到,纤维素含量:60重量%,含水量:7.7重量%),得到非晶纤维素J。
非晶纤维素的制造例11
进行制造例9中的相同程序,区别在于含纤维素原料变为瓦楞纸板(从OKAJI KAMIGYO商购得到,纤维素含量:84重量%,含水量:7.7重量%),得到非晶纤维素K。
非晶纤维素的制造例12
进行制造例9中的相同程序,区别在于含纤维素原料变为脱墨浆(从KOKKO Corporation商购得到,纤维素含量:92重量%,含水量:7.7重量%),得到非晶纤维素L。
非晶纤维素的制造例13
进行制造例5中的相同程序,区别在于含纤维素原料变为稻秆(纤维素含量:55重量%,含水量:8.0重量%),得到非晶纤维素M。
非晶纤维素的制造例14
进行制造例5中的相同程序,区别在于含纤维素原料变为稻壳(纤维素含量:60重量%,含水量:13.6重量%),得到非晶纤维素N。
非晶纤维素的制造例15
[使用粉碎机的处理(三次粉碎)]
将50g非晶纤维素A和5g粉碎助剂硬脂醇(KALCOL 8098,从KaoCorporation商购得到)混合在一起,将全部量的混合物供应到作为粉碎机B的振动磨(″MB-I″,从CHUO KAKOHKI CO.,LTD.商购得到,整体容器容积:3.5L),振动磨填有11个棒(截面形状:圆形,直径:30mm,长度:218mm,材质:不锈钢)(填充率:48%)。在振幅8mm和转速1200转/分钟的条件下对混合物粉碎处理15分钟,得到非晶纤维素O。
非晶纤维素的制造例16
进行制造例15中的相同程序,区别在于粉碎助剂的种类变为硬脂酸钠(LUNAC S-98,从Kao Corporation商购得到),得到非晶纤维素P。
非晶纤维素的制造例17
进行制造例15中的相同程序,区别在于粉碎助剂的种类变为OHC18EB(亚乙基双12-羟基硬脂酰胺,″SLIPAX H″,从Nippon Kasei ChemicalCo.,Ltd.商购得到),得到非晶纤维素Q。
非晶纤维素的制造例18
进行制造例15中的相同程序,区别在于粉碎助剂的种类变为PPA-Zn(未取代的苯基膦酸的锌盐,″PPA-Zn″,从NISSAN CHEMICALINDUSTRIES,LTD.商购得到),得到非晶纤维素R。
非晶纤维素的制造例19
进行制造例15中的相同程序,区别在于粉碎助剂的种类变为PE-MS(季戊四醇单硬脂酸酯,″EXCEPARL PE-MS″,从Kao Corporation商购得到),得到非晶纤维素S。
非晶纤维素的制造例20
进行制造例15中的相同程序,区别在于粉碎助剂的种类变为(MeEO3)2SA(琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的二酯,通过后述的增塑剂的制造例1制备),得到非晶纤维素T。
非晶纤维素的制造例21
进行制造例15中的相同程序,区别在于粉碎助剂的种类变为聚乙二醇(″聚乙二醇4000″,从Sigma-Aldrich商购得到,重均分子量:4000),得到非晶纤维素U。
非晶纤维素的制造例22
进行制造例19中的相同程序,区别在于粉碎助剂的量从5g变为0.5g,得到非晶纤维素V。
非晶纤维素的制造例23
进行制造例19中的相同程序,区别在于粉碎助剂的量从5g变为45g,得到非晶纤维素W。
非晶纤维素的制造例24
进行制造例19中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素B,得到非晶纤维素X。
非晶纤维素的制造例25
进行制造例19中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素C,得到非晶纤维素Y。
非晶纤维素的制造例26
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素E,得到非晶纤维素Z。
非晶纤维素的制造例27
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素F,得到非晶纤维素AA。
非晶纤维素的制造例28
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素G,得到非晶纤维素AB。
非晶纤维素的制造例29
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素H,得到非晶纤维素AC。
非晶纤维素的制造例30
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素I,得到非晶纤维素AD。
非晶纤维素的制造例31
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素J,得到非晶纤维素AE。
非晶纤维素的制造例32
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素K,得到非晶纤维素AF。
非晶纤维素的制造例33
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素L,得到非晶纤维素AG。
非晶纤维素的制造例34
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素M,得到非晶纤维素AH。
非晶纤维素的制造例35
进行制造例20中的相同程序,区别在于三次粉碎中使用的非晶纤维素变为非晶纤维素N,得到非晶纤维素AI。
非晶纤维素的制造例36
[粗粉碎处理]
作为含纤维素原料,将片状木浆(″Blue Bear Ultra Ether″,从Borregard商购得到,800mm×600mm×1.5mm,结晶度:81%,纤维素含量:96重量%,含水量:7.0重量%)应用于片造粒机(sheet pelletizer)(″SG(E)-220″,从HORAI Co.,Ltd.商购得到),将木浆粗粉碎成约4mm×约4mm×约1.5mm的大小。
[干燥处理]
使用柜式干燥机[真空温控干燥机,″DRV320DA″,从ADVANTEC商购得到]干燥通过粗粉碎处理得到的浆料,使得干燥后浆料的含水量为0.8重量%。
[二次粉碎]
在与制造例4相同条件下,使用与制造例4中相同的粉碎机作为二次粉碎使用的粉碎机,对干燥处理得到的50g浆料处理(二次粉碎处理)40分钟。操作时的温度为30℃。
在处理结束后,在粉碎机的壁面和底部上未发现浆料的固体沉积物等。从上述粉碎机取出二次粉碎处理后得到的浆料,用筛孔75μm的筛子筛分。结果,作为通过筛子的产品,得到42.5g(供给量的85重量%)的产品。测量所得的通过筛子的产品的平均粒径,并从X射线衍射强度计算结晶度。
接下来,进行制造例15中的相同程序,区别在于二次粉碎处理后的产品和粉碎助剂的种类变化为(MeEO3)2SA(琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的二酯),得到非晶纤维素AJ。
非晶纤维素的制造例37
进行制造例36中的相同程序,区别在于进行干燥处理使得粗粉碎处理后得到的浆料被干燥至干燥后浆料的含水量为2.0重量%,得到非晶纤维素AK。
这里,作为结晶纤维素,使用从ASAHI KASEI CHEMICALSCORPORATION商购得到的″Ceolus TG1O1″。
增塑剂的制造例1(琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的二酯)
向安装有搅拌器、温度计和脱水管的3L烧瓶中加入500g琥珀酸酐、2463g三乙二醇单甲基醚和9.5g对甲苯磺酸一水合物,在空间部分中吹入氮气的同时(500mL/分钟),各组分在4~10.7kPa的减压和110℃下反应15小时。反应混合物的酸值为1.6(KOH mg/g)。将27g吸附剂KYOWAAD500SH(从Kyowa Kagaku Kogyo商购得到)加到反应混合物中,将混合物在80℃和2.7kPa下搅拌45分钟,并过滤。然后,在115~200℃的液温和0.03kPa的压力下蒸馏出三乙二醇单甲基醚,冷却到80℃,减压下过滤残余物,作为滤液得到琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的二酯。由此产生的二酯的酸值为0.2(KOH mg/g),皂化值为276(KOH mg/g),羟基值为1或更小(KOHmg/g),色调APHA为200。
Figure BPA00001293683100411
Figure BPA00001293683100421
Figure BPA00001293683100431
Figure BPA00001293683100441
表5
Figure BPA00001293683100451
Figure BPA00001293683100461
1)使用卡尺测量的值(10个的平均值)。
2)″通过4.0mm筛子的颗粒的重量(重量%)″是指通过筛孔为4000μm的筛子但未通过筛孔为3600μm的筛子的含纤维素原料的比例。
3)基于三次粉碎中使用的100重量份非晶纤维素计,以用量(重量份)表示粉碎助剂的量。
实施例1~8和比较例1~3(不含增塑剂的可生物降解的树脂组合物)
使用表6中所示的聚乳酸树脂、有机晶核剂、水解抑制剂和填料(非晶纤维素或结晶纤维素)作为原料,使用双螺杆挤出机(PCM-45,从IkegaiTekko商购得到)在190℃下熔融捏合各组分,切割熔融捏合的混合物,得到聚乳酸树脂组合物A~K(实施例1~8和比较例1~3)的小球。这里,将得到的小球在70℃下减压干燥1天,使得含水量为1重量%或更少。
实施例9~49和比较例4~7(含有增塑剂的可生物降解的树脂组合物)
使用表7、8、9或10中所示的聚乳酸树脂、增塑剂、有机晶核剂、水解抑制剂和填料(非晶纤维素或结晶纤维素)作为原料,进行实施例1中相同程序,得到聚乳酸树脂组合物L~Z、AA~AZ和BA~BD(实施例9~49和比较例4~7)的小球。这里,将得到的小球在70℃下减压干燥1天,使得含水量为1重量%或更少。
这里,表6~10中的原料如下。
[聚乳酸树脂]LACEA H-400:从Mitsui Chemicals,Inc.商购得到,熔点:166℃,玻璃化转变温度:62℃
[增塑剂]
(MeEO3)2SA:通过增塑剂的制造例1制备的琥珀酸和三乙二醇单甲基醚形成的二酯,平均分子量:410
[有机晶核剂]
OHC 18EB:亚乙基双-12-羟基硬脂酰胺(SLIPAX H,从Nippon KaseiChemical Co.,Ltd.商购得到,熔点:145℃)
PPA-Zn:未取代的苯基膦酸的锌盐(从NISSAN CHEMICALINDUSTRIES,LTD.商购得到,没有熔点)
[水解抑制剂]
PCI:聚碳二亚胺化合物(CARBODILITE LA-1,从Nisshinbo商购得到)
Figure BPA00001293683100481
Figure BPA00001293683100501
Figure BPA00001293683100511
Figure BPA00001293683100531
Figure BPA00001293683100561
Figure BPA00001293683100571
实施例50~98和比较例8~14(可生物降解的树脂成型制品)
接下来,使用汽缸温度调整到200℃的注射成型机(J75E-D,从TheJapan Steel Works,Ltd.商购得到)将实施例1~49和比较例1~7的小球注射成型,在模具温度80℃和成型时间10分钟下成型为试样[矩形试样(125mm×12mm×6mm和63mm×12mm×5mm)],得到实施例50~98和比较例8~14的可生物降解的树脂成型制品。
根据以下测试例1和2的方法检查实施例50~98和比较例8~14的成型制品的物理性质。结果示于表11和12中。
<测试例1>[强度(挠曲强度、挠曲模量),柔韧性(挠曲断裂应变)]
基于JIS K7203,使用TENSILON(TENSILON Tensile TesterRTC-1210A,从Orientec Co.,LTD.商购得到),十字头速度设置为3mm/min,对矩形试样(125mm×12mm×6mm)进行挠曲试验,得到挠曲强度、挠曲模量和挠曲断裂应变。在所有这些性能中,数值越高,强度或柔韧性越优异。这里,对于挠曲断裂应变,当施加测量范围内的负荷时未断裂的那些试样被评定为“未断裂”。
<测试例2>[耐冲击性]
基于JIS K7110,使用冲击测试仪(型号863,从Ueshima Seisakusho Co.,Ltd.商购得到),测量矩形试样(63mm×12mm×5mm)的Izod冲击强度(J/m)。Izod冲击强度(J/m)越高,耐冲击性越优异。
表11
  比较例8   I   113   4.6   3.7   38
  比较例9   J   120   5.1   3.3   35
  比较例10   K   90   3.4   4.3   38
表12
Figure BPA00001293683100591
  实施例91   AS   48   2.1   未断裂   48
  实施例92   AT   48   2.0   未断裂   50
  实施例93   AU   49   1.9   未断裂   55
  实施例94   AV   47   2.0   未断裂   57
  实施例95   AW   48   1.9   未断裂   51
  实施例96   AX   51   2.0   未断裂   54
  实施例97   AY   47   1.9   未断裂   49
  实施例98   AZ   47   1.9   未断裂   48
  比较例11   BA   50   2.0   14.9   46
  比较例12   BB   59   2.4   14.1   44
  比较例13   BC   95   6.2   1.2   19
  比较例14   BD   35   1.2   未断裂   80
从表11和12的结果明显可见,本发明的可生物降解的树脂成型制品(实施例50~98)表现出高挠曲强度、高挠曲模量和高挠曲断裂应变。即使如上所述在含有结晶度小于50%的非晶纤维素时,也显示出成型制品能够同时满足强度和柔韧性。
实施例34、99和100
使用表13中所示的聚乳酸树脂、增塑剂、有机晶核剂、水解抑制剂和填料(非晶纤维素)进行实施例1中相同程序,得到聚乳酸树脂组合物AK、BE和BF(实施例34、99和100)的小球。这里,将得到的小球在70℃下减压干燥1天,使得含水量为1重量%或更少。
接下来,使用汽缸温度调整到200℃的注射成型机(J75E-D。从TheJapan Steel Works,Ltd.商购得到)将得到的小球注射成型,在模具温度80℃和成型时间10分钟下成型为试样[矩形试样(125mm×12mm×6mm)],得到可生物降解的树脂成型制品。
根据以上测试例1和2和以下测试例3的方法检查得到的成型制品的物理性质。结果示于表13中。
<测试例3>[耐久性]
将得到的成型制品置于60℃和70% RH下的恒温恒湿机(Platina SeriesPSL-2,从Tabye Espec商购得到)中,并放置24小时。基于JIS K7203,使用TENSILON(TENSILON Tensile Tester RTC-1210A,从Orientec Co.,LTD.商购得到),十字头速度设置为3mm/min,对放置后的各成型制品(125mm×12mm×6mm)进行挠曲试验,得到挠曲强度保持百分比(holdingpercentage)。挠曲强度保持百分比表明当耐久性测试前的挠曲强度被定义为100%时,物理性质的保持百分比。物理性质的保持百分比越高,耐久性越优异。
表13
Figure BPA00001293683100611
注)各用量按基于100重量份的聚乳酸树脂计的重量份表示。
从表13的结果可见,由于含有结晶度小于50%的非晶纤维素,得到的成型制品可以同时满足强度和柔韧性,并且即使在通过使低含水量的含纤维素原料形成为非晶相而得到非晶纤维素的情况下,得到的成型制品也具有优异的耐久性。
工业实用性
本发明的可生物降解的树脂组合物可以适宜地用在各种工业应用中,如日用杂货、家用电器部件和汽车部件。
尽管上面描述了本发明,但很显然,本发明可以在许多方面变化。这些变化不被认为脱离了本发明的实质和范围,并且对于本领域技术人员显而易见的所有修改也意图包括在所附权利要求书的范围内。

Claims (33)

1.可生物降解的树脂组合物,其包含可生物降解的树脂和结晶度小于50%的纤维素,其中所述可生物降解的树脂包含聚乳酸树脂,并且其中相对于100重量份的所述可生物降解的树脂,所述纤维素的含量为5~300重量份。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述结晶度小于50%的纤维素是通过对含水量为20重量%或更少的含纤维素原料进行粉碎处理而得到的。
3.根据权利要求2所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述含水量为20重量%或更少的含纤维素原料的纤维素含量为通过从所述原料除去水而得到的残余组分的20重量%或更大。
4.根据权利要求2或3所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述含水量为20重量%或更少的含纤维素原料是浆料。
5.根据权利要求2或3所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述含水量为20重量%或更少的含纤维素原料的含水量为4.5重量%。
6.根据权利要求1或2所述的可生物降解的树脂组合物,其中通过用粉碎机B对结晶度调整到小于50%的纤维素进行粉碎处理而得到所述结晶度小于50%的纤维素,其中向100重量份的结晶度经调整的纤维素中加入0.1~100重量份的粉碎助剂,所述粉碎机B为介质搅拌式粉碎机。
7.根据权利要求6所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述粉碎助剂是选自醇类、脂肪族酰胺类、芳香族羧酸酰胺类、松香酰胺类、脂肪酸的金属盐、芳香族磺酸的二烷基酯的金属盐、苯基膦酸的金属盐、磷酸酯的金属盐、松香酸的金属盐、脂肪酸酯、碳酰肼、N-取代脲、三聚氰胺化合物的盐、尿嘧啶和聚醚中的粉碎助剂。
8.根据权利要求1或2所述的可生物降解的树脂组合物,其中通过用粉碎机A处理含纤维素原料而得到所述结晶度小于50%的纤维素,其中所述含纤维素原料包含结晶度为50%或更大的纤维素,且堆密度为100~500kg/m3,平均粒径为0.01~1.0mm,并且纤维素的含量为通过从所述原料除去水而得到的残余组分的20重量%或更大,所述粉碎机A为介质搅拌式粉碎机。
9.根据权利要求1或2所述的可生物降解的树脂组合物,其中通过用粉碎机A处理含纤维素原料而得到所述结晶度小于50%的纤维素,其中所述含纤维素原料包含结晶度为50%或更大的纤维素,且平均粒径超过1.0mm且小于等于50mm,含水量为4.5重量%或更少,并且纤维素的含量为通过从所述原料除去水而得到的残余组分的20重量%或更大,所述粉碎机A为介质搅拌式粉碎机。
10.根据权利要求8所述的可生物降解的树脂组合物,其中对通过粉碎机A处理而得到的纤维素进一步用粉碎机B进行粉碎处理而得到所述结晶度小于50%的纤维素,其中向100重量份的用粉碎机A处理而得到的纤维素中加入0.1~100重量份的粉碎助剂,所述粉碎机A和所述粉碎机B为介质搅拌式粉碎机。
11.根据权利要求10所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述粉碎助剂是选自醇类、脂肪族酰胺类、芳香族羧酸酰胺类、松香酰胺类、脂肪酸的金属盐、芳香族磺酸的二烷基酯的金属盐、苯基膦酸的金属盐、磷酸酯的金属盐、松香酸的金属盐、脂肪酸酯、碳酰肼、N-取代脲、三聚氰胺化合物的盐、尿嘧啶和聚醚中的粉碎助剂。
12.根据权利要求1或2所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含增塑剂。
13.根据权利要求12所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述增塑剂包含在一个分子中具有2个或更多酯基的酯化合物,其中构成酯的至少一种醇组分是醇与具有2~3个碳原子的烯化氧的烯化氧加成物,平均每一个羟基上加成0.5~5mol的烯化氧。
14.根据权利要求1或2所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含有机晶体成核剂。
15.可生物降解的树脂成型制品,其通过将根据权利要求1~14中任一项所述的可生物降解的树脂组合物成型而成。
16.制备可生物降解的树脂组合物的方法,其包括下述步骤:
(I)对含水量为4.5重量%或更少的含纤维素原料进行粉碎处理,以提供结晶度小于50%的纤维素;并
(II)熔融捏合在步骤(I)中获得的结晶度小于50%的纤维素和含有聚乳酸树脂的可生物降解的树脂,其中相对于100重量份的所述可生物降解的树脂,所述纤维素的含量为5~300重量份。
17.根据权利要求16所述的制备可生物降解的树脂组合物的方法,其中步骤(I)还包括相对于100重量份的通过对含水量为4.5重量%或更少的含纤维素原料进行粉碎处理而得到的纤维素,加入0.1~100重量份的粉碎助剂的步骤,并对原料混合物进行粉碎处理。
18.根据权利要求2或3所述的可生物降解的树脂组合物,其中含水量为20重量%或更少的含纤维素原料的含水量为4.5重量%或更少,并且通过用粉碎机B对结晶度调整到小于50%的纤维素进行粉碎处理而得到所述结晶度小于50%的纤维素,其中向100重量份的结晶度经调整的纤维素中加入0.1~100重量份的粉碎助剂,所述粉碎机B为介质搅拌式粉碎机。
19.根据权利要求18所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述粉碎助剂是选自醇类、脂肪族酰胺类、芳香族羧酸酰胺类、松香酰胺类、脂肪酸的金属盐、芳香族磺酸的二烷基酯的金属盐、苯基膦酸的金属盐、磷酸酯的金属盐、松香酸的金属盐、脂肪酸酯、碳酰肼、N-取代脲、三聚氰胺化合物的盐、尿嘧啶和聚醚中的粉碎助剂。
20.根据权利要求9所述的可生物降解的树脂组合物,其中对通过粉碎机A处理而得到的纤维素进一步用粉碎机B进行粉碎处理而得到所述结晶度小于50%的纤维素,其中向100重量份的用粉碎机A处理而得到的纤维素中加入0.1~100重量份的粉碎助剂,所述粉碎机A和所述粉碎机B为介质搅拌式粉碎机。
21.根据权利要求20所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述粉碎助剂是选自醇类、脂肪族酰胺类、芳香族羧酸酰胺类、松香酰胺类、脂肪酸的金属盐、芳香族磺酸的二烷基酯的金属盐、苯基膦酸的金属盐、磷酸酯的金属盐、松香酸的金属盐、脂肪酸酯、碳酰肼、N-取代脲、三聚氰胺化合物的盐、尿嘧啶和聚醚中的粉碎助剂。
22.根据权利要求5所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含增塑剂。
23.根据权利要求6所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含增塑剂。
24.根据权利要求7所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含增塑剂。
25.根据权利要求8所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含增塑剂。
26.根据权利要求5所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含有机晶体成核剂。
27.根据权利要求6所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含有机晶体成核剂。
28.根据权利要求7所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含有机晶体成核剂。
29.根据权利要求8所述的可生物降解的树脂组合物,其还包含有机晶体成核剂。
30.根据权利要求22所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述增塑剂包含在一个分子中具有2个或更多酯基的酯化合物,其中构成酯的至少一种醇组分是醇与具有2~3个碳原子的烯化氧的烯化氧加成物,平均每一个羟基上加成0.5~5mol的烯化氧。
31.根据权利要求23所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述增塑剂包含在一个分子中具有2个或更多酯基的酯化合物,其中构成酯的至少一种醇组分是醇与具有2~3个碳原子的烯化氧的烯化氧加成物,平均每一个羟基上加成0.5~5mol的烯化氧。
32.根据权利要求24所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述增塑剂包含在一个分子中具有2个或更多酯基的酯化合物,其中构成酯的至少一种醇组分是醇与具有2~3个碳原子的烯化氧的烯化氧加成物,平均每一个羟基上加成0.5~5mol的烯化氧。
33.根据权利要求25所述的可生物降解的树脂组合物,其中所述增塑剂包含在一个分子中具有2个或更多酯基的酯化合物,其中构成酯的至少一种醇组分是醇与具有2~3个碳原子的烯化氧的烯化氧加成物,平均每一个羟基上加成0.5~5mol的烯化氧。
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