CN114096620A - 包含木质素的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物、所述组合物的用途及包含它的产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产刚性物品的包含木质素、刚性聚合物和柔性聚合物的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，并且还涉及所述组合物的用途。还公开了一种包含所述可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的产品。

Description

包含木质素的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物、所述 组合物的用途及包含它的产品
技术领域
本发明涉及一种用于生产刚性零件的包含木质素、刚性聚合物和柔性聚合物的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，以及所述组合物的用途。
还公开了一种包含可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的产品。
背景技术
近年来，对环境可持续性的需求以及因此对来自可再生和/或可生物降解来源的材料的需求以非常显著的水平增长。
在此上下文中，生物聚合物为维持生态可持续发展提供了感兴趣的解决方案，因为它们可以提供基于化石的原材料的保藏、在自然循环中具有可堆肥性的废物体积的减少、以及通过减少释放的二氧化碳来保护气候。然而，即使有如此多的环境益处，生物聚合物仍然难以克服一些经济和技术障碍。
尽管面临此类挑战，生物塑料和生物复合材料研究所(Institute forBioplastics and Biocomposites，IfBB)预计生物塑料工业的全球产能在2020年达到约940万吨/年-根据2016年的IfBB报告，标题为“Biopolymers:facts and statistics”,Hochschule Hannover,University of Applied Sciences and Arts-考虑到从2015年开始大约200万吨的生产，这意味着预期在5年内非常显著的增长。进一步值得注意的是，此量的约64％由来自可再生来源的但不是可生物降解的材料构成，并且这种趋势在2020年继续增加到82％。
这种情况显示，例如，使用与传统的基础设施网络相同的预先存在的基础设施网络，现在更广泛地接受生物聚合物，诸如Bio-PET和Bio-PE。在另一方面，可生物降解材料在克服经济障碍方面面临巨大挑战，因为它们需要不同的设备和结构，这最终需要额外的投资，从而使其难以达到财务可行性。
纸和纤维素工业是以经济上可行的比率供应可再生输入的大机会，因为它已经包含在工业结构中。这符合讨论、生物炼制的开发和启动、以及生产具有高附加值的能量、生物燃料、生物材料和化学品的生物质转化过程的整合。在进行中的纸和纤维素工业向基于森林的公司的转型是明显的，这旨在通过利用由环境压力和不断变化的市场的需求带来的机会来为其森林增加最大的价值。
这种转型的例子是木质素，木质素是一种生物质组分，并且在过去基本上被视为在提取纤维素期间获得的副产物，在纸和纤维素工业中被燃烧用于发电。当前，木质素的价值已经增加，回收并且转化为具有替代来自化石来源的原材料的巨大潜力的产品，或甚至进入新的领域和应用的产品。
在世界范围内木质素生产能力估计为5000万吨/年，尽管所述量中仍有大约98％被立即燃烧以产生供应浆料和纸工业所用的热量和能量。然而，如所述，这种情况已经发生变化。在2014年，分离和销售的木质素的量为110万吨。在另一方面，全球木质素市场在同年达到大约7.75亿美元的价值，并且随着市场的演变和其中的新参与者，预计在2020年达到约9亿美元，这对应于在5年内增加2.5％(“Polymer/Lignin blends:Interactions,properties,applications”,Kun,Dávid&Pukánszky,Béla,European Polymer Journal,2017和“Lignin Market(Lignosulfonates,Kraft Lignin and Others)for ConcreteAdditive,Animal Feed,Dye Stuff,and Other Applications:Global IndustryPerspective,Comprehensive Analysis and Forecast 2014-2020”,Zion Research,Market Research Store,迪尔菲尔德比奇,2015)。
木质素是自然界中存在的芳烃的最大来源，并且因此对于可再生材料是巨大的机会。关于含量，草含有按重量计从17％至24％的木质素，所谓的软木含有按重量计18％至25％的木质素，并且硬木含有按重量计从27％至33％的木质素(“Polymer/Lignin blends:Interactions,properties,applications”,Kun,Dávid&Pukánszky,Béla,EuropeanPolymer Journal,2017，和“Lignin and Lignans as Renewable Raw Materials:Chemistry,Technology and Applications”,F.G.Calvo-Flores等人,Wiley,霍博肯,2015)。
此外，当前需要使用可生物降解材料并且优选来自可再生来源，为刚性塑料产品领域开发不仅在环境方面而且在技术和经济方面的可持续解决方案。
当前，尽管许多绿色塑料是由从生化途径获得的化学中间体和/或从可再生来源生产的，但是它们不是可生物降解的，使得当废弃时最终产品的影响与基于油的材料的影响是相同的。当前的挑战是寻找可生物降解的并且仍然保证最终产品的良好可加工性的材料。
存在与生物降解相关联的复杂性，因为呈现这种特征的聚合物的化学结构与常规聚烯烃完全不同。可生物降解聚合物更容易受到降解过程的影响，并且更难使用。
除了技术上的挑战之外，可生物降解聚合物具有非常高的成本，通常具有常规聚合物的约至少三倍的价格。因此，鉴于木质素的低成本，掺入高含量的木质素对于实现技术和经济可行性是必要的。然而，尽管掺入高含量的木质素降低了所希望的组合物/混合物的成本，但是这也导致其复杂性的增加，尤其是关于刚性零件中的应用。这是合理的，因为木质素在固体状态下是刚性的，但是对于例如在熔融状态下塑性转化(诸如注射)为最终零件的良好加工而言没有呈现出足够的强度。
因此，有必要包含在熔融状态下具有强度的组分(刚性组分)。然而，当添加此刚性组分时，零件的最终特性具有极高的硬度和脆性，不具有广泛的适用性和技术可行性，因此有必要包含在固体状态下提供必要的延展性和抗冲击性的另一种组分(柔性组分)。然而，这种最后的柔性组分给熔融状态带来甚至更多的复杂性，因为它们是具有拮抗特征的组分。
因此，需要具有高含量木质素的组合物，所述组合物包含克服所述技术挑战的刚性和柔性组分，以获得具有良好加工特征和最终特性的产品。
在此上下文中，现有技术中有文献公开了含有木质素和其他组分(诸如聚合物)的组合物。然而，它们无法克服当前发现的技术、环境和经济挑战。
标题为“Biobased Ternary Blends of Lignin,Poly(Lactic Acid),and Poly(Butylene Adipate-co-Terephthalate):The Effect of Lignin Heterogeneity onBlend Morphology and Compatibility”的Chen等人的文献描述了木质素与聚(丁烯己二酸酯-共-对苯二甲酸酯)(PBAT)和聚(乳酸)(PLA)的混合物。所述文献公开了木质素分馏以及不同木质素级分对PBAT和PLA组合物中的相容性和分散性的影响。然而，它没有公开如何平衡单独组分的特性以获得具有高硬度的零件。
标题为“Thermo-mechanical characterization of bioblends frompolylactide and poly(butylene adipate-co-terephthalate)and lignin”的Abdelwahab等人的文献描述了掺入有机溶剂(Organosolv)木质素和扩链剂对聚(乳酸)(PLA)与聚(己二酸丁烯酯-共-对苯二甲酸酯)(PBAT)之间的相容性的影响。此文献评估了木质素与扩链剂的使用。此反应过程改变了产品的结构，使其与本发明的组合物非常不同，本发明的组合物仅包括木质素的掺入而没有反应过程。
标题为“Ionic liquids-lignin combination:an innovative way to improvemechanical behaviour and water vapour permeability of eco-designedbiodegradable polymer blends”的Livi等人的文献呈现了使用与离子液体组合的木质素的可生物降解聚合物混合物的特性的研究。尽管所述文献提到了木质素、PBAT与PLA之间的混合物的特性，但是所述研究的重点是分析在用可再生来源(诸如木质素)增强的可生物降解聚合物的混合物中用作相容性试剂的离子液体的影响。此外，分析的样品没有高的木质素含量。例如，基于PBAT、PLA、木质素和离子液体制备纳米复合材料，其中所用组分的按重量计百分比为：64％的PBAT、16.5％的PLA、16.5％的木质素和1％的离子液体。
WO 2009/043580公开了用于生产林业可生物降解容器的配制品，其由以下构成：聚(乳酸)、木素纤维素纤维、润滑添加剂、增塑剂、结晶性改性剂、增容剂和功能性添加剂。与先前引用的文献不同，WO2009/043580没有公开包含木质素本身的组合物，而是公开了含有木素纤维素纤维的组合物。应注意，尽管植物木素纤维素生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素构成，但是从木素纤维素生物质中分离木质素的过程会在天然木质素链中产生结构变化和切断。因此，提取的木质素没有呈现出在木素纤维素纤维中所含的木质素的应用中的相同的特征和效果。
因此，在现有技术中需要一种适用于刚性零件的包含高含量木质素的组合物，所述组合物可以克服当前的技术、环境和经济挑战。
发明内容
本文描述了一种可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，所述热塑性组合物包含按重量计30％至70％的木质素；按重量计10％至60％的刚性聚合物；和按重量计10％至40％的柔性聚合物。
在优选的实施方案中，所述组合物包含按重量计40％至50％的木质素。
在优选的实施方案中，所述组合物包含按重量计20％至40％的刚性聚合物。
在优选的实施方案中，所述组合物包含按重量计20％至30％的柔性聚合物。
在本发明的一个实施方案中，所述刚性聚合物具有从1800至4600MPa的拉伸弹性模量。在优选的实施方案中，所述刚性聚合物具有2700至4200MPa的拉伸弹性模量。
在本发明的一个实施方案中，所述刚性聚合物具有从2000至5000MPa的弯曲弹性模量。在优选的实施方案中，所述刚性聚合物具有3000至4500MPa的弯曲弹性模量。
在本发明的一个实施方案中，所述柔性聚合物具有从50至1000MPa的拉伸弹性模量。在优选的实施方案中，所述柔性聚合物具有从100至500MPa的拉伸弹性模量。
在一个实施方案中，所述刚性聚合物或/和所述柔性聚合物选自来自可再生或不可再生、可生物降解和/或可堆肥的来源的生物塑料。
在本发明的任选的实施方案中，所述可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物进一步包含生物降解速率促进剂。
所述生物降解速率促进剂选自多糖或木素纤维素材料。
在一个实施方案中，所述生物降解速率促进剂是淀粉、热塑性淀粉和/或纤维素。
在本发明的一个实施方案中，所述可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物用于生产刚性零件。
在本发明的一个实施方案中，所述刚性零件旨在应用于选自以下的行业：林业、农业、包装和消费品、汽车或土木建筑行业。
在本发明的一个实施方案中，所述刚性零件呈管的形式。在优选的实施方案中，所述管应用于林业和/或农业行业。
本文还描述了本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物用于塑料转化方法的用途。
本文还描述了本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物用于制造刚性零件的用途。
在一个实施方案中，本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途可以在使用刚性可生物降解零件的任何应用中。优选地，所述刚性零件旨在应用于选自以下的行业：林业、农业、包装和消费品、汽车或土木建筑行业。
在本发明的一个实施方案中，本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途旨在用于制造呈管的形式的刚性片。
在本发明的一个实施方案中，本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途旨在用于制造应用于林业和/或农业行业的呈管的形式的刚性零件。
进一步公开了包含本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的产品。
在本发明的一个实施方案中，所述产品呈刚性零件的形式。
在优选的实施方案中，所述产品呈约0.3mm厚的刚性零件的形式。
附图说明
图01表示针对木质素假定的通用化学结构。
图02表示拉伸强度(MPa)与断裂伸长率(％)的关系的图，这示出了本发明的实施例的配制品1至4的代表性曲线。
具体实施方式
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物组合了刚性聚合物、柔性聚合物、木质素和任选地生物降解速率促进剂，使得所述成分的比例的平衡导致获得具有良好机械特性的可生物降解的刚性零件。
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物能够通过热塑性塑料中常规采用的转化方法(例如像尤其是挤出、注射、压缩、热成型)直接转化为刚性零件。
本文描述了一种可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，所述热塑性组合物包含按重量计30％至70％的木质素，优选按重量计40％至50％的木质素；按重量计10％至60％的刚性聚合物，优选按重量计20％至40％的刚性聚合物；和按重量计10％至40％的柔性聚合物，优选按重量计20％至30％的柔性聚合物。
木质素可以在技术上定义为源自三种类型的苯丙素类(反式-松柏醇(G型)、反式-芥子(synaphyl)醇(S型)和反式-对香豆醇(H型))的脱氢反应的无定形材料，所述苯丙素类可以通过共价键以不同的方式连接，其中没有重复单元(聚合物的特征)而是生成大分子的此类前体单元的复杂排列。
作为全天然物质，木质素在其组成、结构和纯度方面存在显著差异，这会影响其特性并且因此影响其应用潜力。此类变化取决于植物起源，因为生成单元(H/G/S)的比率根据植物类型而变化。例如，这种比率在软木中是0-5/95-100/0、在硬木中是0-8/25-50/46-75并且在草中是5-33/33-80/20-54(Kun,Dávid&Pukánszky,Béla.Polymer/Lignin blends:Interactions,properties,applications.European Polymer Journal,2017、和S.M.Notley,M.Norgren,Lignin:functional biomaterial with potential in surfacechemistry and nanoscience,in:L.A.Lucia,O.J.Rojas(编辑),The Nanoscience andTechnology of Renewable Biomaterials,Wiley-Blackwell,霍博肯,第173-205页,2009.)。
此外，还有另一个变量，即提取木质素的过程，因为在不改变木质素结构的情况下分离它是不可能的。受提取过程影响的重要的一点是分离的木质素(也称为技术木质素)的摩尔质量，所述摩尔质量可以在从260至50,000,000g/mol的非常广泛的范围内(OmarFaruk,Mohini Sain.Lignin in Polymer Composites.Elsevier Inc.2015.)。从木素纤维素材料提取木质素的主要方法是苏打、牛皮纸(kraft)、亚硫酸盐和有机溶剂(organosolv)(Omar Faruk,Mohini Sain.Lignin in Polymer Composites.Elsevier Inc.2015；Duval,Antoine&Lawoko,Martin.A review on lignin-based polymeric,micro-,and nano-structured materials.Reactive and Functional Polymers,85,2014.；Abdelaziz,Omar&Brink,Daniel&Prothmann,Jens&Ravi,Krithika&Sun,Mingzhe&García-Hidalgo,Javier&Sandahl,Margareta&Hulteberg,Christian&Turner,Charlotta&Lidén,Gunnar&Gorwa-Grauslund,Marie.Biological valorization of low molecular weightlignin.Biotechnology advances,34,2016.；Mohamed Naceur Belgacem,AlessandroGandini.Monomers,Polymers and Composites from Renewable Resources.ElsevierInc.2008；和P.Wool,Richard.Lignin Polymers and Composites.第551-598页,2005)。
最后，应强调的是，木质素具有非常复杂的化学结构，并且存在试图描述它的模型，但是对其没有完整的定义。图01示出了针对木质素假定的式。
在本发明的组合物中木质素的存在通过以下方式来促进组合物的加工：降低其粘度，实现操作性优点，诸如降低温度和压力。此外，木质素具有低成本，并且使用高含量的木质素生产组合物允许获得经济上具有竞争力的产品，所述产品可以进入由于高价格而当前不可行的应用，例如，对于生物塑料。因此，本发明的组合物甚至可以与常规的替代品(化石和不可生物降解的来源)竞争。
因此，在本发明的组合物中高含量的木质素导致成本的改进、可生物降解聚合物的最终特性和方法特性的改进以及环境特性的维持。
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物中使用的刚性聚合物当处于固体状态时必须具有根据ASTM D638标准在从1800至4600MPa、优选从2700至4200MPa范围内的拉伸弹性模量和根据ASTM D790标准在从2000至5000MPa、优选从3000至4500MPa范围内的弯曲弹性模量的特征。
所述刚性聚合物选自来自可再生或不可再生、可生物降解和/或可堆肥的来源的生物塑料。根据本发明的刚性聚合物的非限制性例子选自聚(羟基脂肪酸酯)(PHA)和聚(乳酸)(PLA)。
在可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物中由刚性聚合物的存在提供的优点是所述聚合物在注射时与良好的可加工性相关并且在熔融状态下具有强度。
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物中使用的柔性聚合物必须具有根据ISO 527标准在从50至1000MPa、优选从100至500MPa范围内的拉伸弹性模量的特征。
所述柔性聚合物选自来自可再生或不可再生、可生物降解和/或可堆肥的来源的生物塑料。根据本发明的柔性聚合物的非限制性例子选自聚(丁烯己二酸酯-共-对苯二甲酸酯)(PBAT)、聚己内酯(PCL)和聚(丁烯琥珀酸酯-共-乙二酸酯)(PBSA)。
在可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物中由柔性聚合物的存在提供的优点是所述聚合物在固体状态下提高抗冲击性和延展性，以及在挤出时与良好的可加工性相关。
如本文所用，术语“生物塑料”是指来自可再生和/或可生物降解来源的塑料材料。
术语“来自可再生来源”意指材料或产品源自生物质。用于生物塑料的生物质源自例如玉米、甘蔗或纤维素。
“生物聚合物”是由来自可再生和/或可生物降解来源的原材料(诸如尤其是玉米、甘蔗、纤维素、甲壳质)生产的聚合物或共聚物。
术语“生物降解”被定义材料在微生物的辅助下被代谢为水、二氧化碳和生物质的化学过程。生物降解过程取决于环境条件，例如像温度、接种物和湿度，以及取决于材料或其应用。为了定义产品的生物降解性，必须指定环境条件，并且必须制定生物降解时间表，以便使此类定义可测量并且可比较。一些标准的例子是EN 13432、ASTM D6400、ASTMD5338、ISO14855、ASTM 5988、ASTM D6003、ASTM G160、ABNT NBR 15448-1、和ABNT NBR15448-2。
术语“堆肥”被定义为控制可生物降解材料生物分解和转化为称为堆肥的腐殖质样物质的过程。可生物降解材料的分解导致二氧化碳、水、矿物质和稳定的有机质(肥料或腐殖质)的产生。因此，可堆肥的聚合物是在堆肥过程中以与其他已知的可堆肥的材料一致的速率进行生物降解以产生CO2、水、无机化合物和生物质并且不产生可见的、可区分的或有毒的残余物的那些。
被设计为在其可用寿命后通过有机回收(即堆肥)被消除的可堆肥的聚合物代表可用于管理塑料废物的一种策略性选择。堆肥是用于减少固体废物的有吸引力的替代方案，并且尤其适用于难以回收或经济上不可行的常规塑料行业。
本发明的组合物可以是可生物降解和/或可堆肥的。
如本文所用，术语“热塑性塑料”意指当经受温度和压力的增加时具有软化和流动能力，在冷却和固化后变成具有所定义的形状的零件的塑料。温度和压力的新应用促进了相同的软化和流动效果，并且新的冷却将塑料以所定义的形式固化。因此，热塑性塑料可以以可逆的方式经历物理转化。
在本发明的任选的实施方案中，所述可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物进一步包含生物降解速率促进剂。
所述生物降解速率促进剂选自多糖或木素纤维素材料。多糖的非限制性例子包括淀粉、热塑性淀粉、和纤维素。木素纤维素材料的非限制性例子包括纤维、细小纤维和粉末。
在一个实施方案中，所述生物降解速率促进剂是淀粉、热塑性淀粉和/或纤维素。
可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物中的生物降解速率促进剂(如果存在)的量取决于所希望的生物降解速率。
所述生物降解速率促进剂具有增加所述组合物的生物降解速率的功能并且具有有竞争力的价格，从而具有经济可行性。
可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的成分可以呈现为分离的或以聚合物共混物/混合物呈现。
此外，本发明的组合物的成分可以具有双重功能，所述功能同时包含两类，只要它们符合组合物中描述的特征/限制即可。例如，热塑性淀粉可以充当柔性聚合物和生物降解速率促进剂。
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物对于任何塑料转化方法是可适用的并且具有优点。
在本发明的一个实施方案中，所述可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物用于生产刚性零件。
刚性零件旨在适用于使用常规或可生物降解聚合物的所有行业。这些行业的非限制性例子选自林业、农业、包装和消费品、汽车或土木建筑行业。
在本发明的一个实施方案中，所述刚性零件呈管的形式。在优选的实施方案中，所述管应用于林业和/或农业行业。
本文还描述了本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物用于塑料转化方法的用途。
本文还描述了本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物用于制造刚性零件的用途。
在一个实施方案中，本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途可以在使用刚性可生物降解零件的任何应用中。优选地，所述刚性零件旨在应用于选自以下的行业：林业、农业、包装和消费品、汽车或土木建筑行业。
在本发明的一个实施方案中，本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途旨在用于制造呈管的形式的刚性片。
在本发明的一个实施方案中，本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途旨在用于制造应用于林业和/或农业行业的呈管的形式的刚性零件。
进一步公开了包含本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的产品。
在本发明的一个实施方案中，所述产品呈刚性零件的形式。
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物提高了流动性，并且使其有可能获得非常薄的刚性零件，从而有可能产生约0.3mm厚-这对于刚性零件来说非常薄-的零件。
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的技术进步是呈现关于常规热塑性塑料的生物降解性问题的解决方案以及除了关于当前使用的生物塑料的成本改进以外，还呈现方法和最终特性的技术改进。
生物塑料通常具有狭窄的处理窗口，即受限制的处理条件，非常容易受到降解过程的影响。除流变改性剂(降低粘度)外，木质素还充当稳定剂(热氧化、热机械、UV辐射等)，这导致温度和剪切速率更温和。
另一个相关的因素是木质素促进机械特性(诸如刚性和抗拉强度)与加工过程中的润滑效果的组合的改进。
结合技术优点，存在经济问题，由于木质素具有低成本。
还应注意，木质素来自可再生和可生物降解和/或可堆肥的来源，连同良好的技术特性和具有竞争力的价格，这种组合不易实现。
本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物适用于刚性零件，具有良好的机械特性并且克服了当前技术、环境和经济挑战，所述热塑性组合物以公开的量包含高含量的木质素、刚性聚合物、柔性聚合物和任选地生物降解速率促进剂。
实施例
本文呈现了具体化的实施例，以便证明本发明的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的优点。
实施例中呈现的研究示出了在刚性聚合物、柔性聚合物和木质素的组合的情况下改善的机械特性，即，它举例说明了组合物中存在的这三种组分的重要性。
这项研究评估了刚性聚合物、柔性聚合物、木质素和生物降解速率促进剂之间不同组合的机械特性。此步骤中研究的聚合物是聚(羟基丁酸酯)(PHB)和聚(丁烯己二酸酯-共-对苯二甲酸酯)(PBAT)。
进行拉伸测试以验证用不同剂量的聚合物、木质素和淀粉测试的配制品的机械强度，使得获得表1中的数据。根据ASTM D638标准进行拉伸测试。
表1：拉伸测试的结果
Figure BDA0003183093580000121
注：C指数指示所用的淀粉为蜡质淀粉。NP意指不可加工的。
图02对应于拉伸强度(MPa)与断裂伸长率(％)的关系的图，其示出了配制品1至4的代表性曲线。
配制品5和6被认为是不可加工的，因为它们在熔融态下没有足够的强度用于零件的加工。
如图中所指出的，PHB提供了高刚性，但是使产品的抗冲击性较小。这可以通过低的断裂伸长率值来理解-断裂伸长率越低，片越脆-因此，所述值越低，结果越差(配制品1是最脆的)。
除了可生物降解之外，PBAT还为零件提供了柔性并且增加了抗冲击性。
在评估挤出、注射和拉伸特性时，发现较高含量的PBAT分别由于其高柔性和低玻璃化转变温度而使得难以切割挤出物和通过注射获得试样。
本研究中所示的数据显示了以正确剂量组合本发明的组合物的成分：柔性聚合物、刚性聚合物和木质素，以获得良好机械特性的重要性。所述组分的协同作用很明显，因为它们单独使用时不会显示出良好的结果。
定义了测试的配制品的组成和每种组分的掺入量，旨在获得熔融状态下的抗性、硬度、抗冲击性与生物降解性之间的平衡。

Claims (27)

1.一种可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述热塑性组合物包含：
a.按重量计30％至70％的木质素；
b.按重量计10％至60％的刚性聚合物；和
c.按重量计10％至40％的柔性聚合物。
2.根据权利要求1所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述热塑性组合物包含按重量计40％至50％的木质素。
3.根据权利要求1所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述热塑性组合物包含按重量计20％至40％的刚性聚合物。
4.根据权利要求1所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述热塑性组合物包含按重量计20％至30％的柔性聚合物。
5.根据权利要求1或3所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述刚性聚合物具有从1800至4600MPa的拉伸弹性模量。
6.根据权利要求5所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述刚性聚合物具有从2700至4200MPa的拉伸弹性模量强度。
7.根据权利要求1或3所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述刚性聚合物具有从2000至5000MPa的弯曲弹性模量。
8.根据权利要求7所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述刚性聚合物具有从3000至4500MPa的弯曲弹性模量。
9.根据权利要求1、3或5至8中任一项所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述刚性聚合物选自来自可再生或不可再生、非可生物降解和/或可堆肥来源的生物塑料。
10.根据权利要求1或4所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述柔性聚合物具有从50至1000MPa的拉伸弹性模量。
11.根据权利要求10所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述柔性聚合物具有从100至500MPa的拉伸弹性模量。
12.根据权利要求1、4、10或11所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述柔性聚合物选自来自可再生或不可再生、可生物降解和/或可堆肥来源的生物塑料。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述热塑性组合物另外地包含生物降解速率促进剂。
14.根据权利要求13所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述生物降解速率促进剂选自多糖或木素纤维素材料。
15.根据权利要求14所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述生物降解速率促进剂可以选自淀粉、热塑性淀粉、或纤维素。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述热塑性组合物用于生产刚性零件。
17.根据权利要求16所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述刚性零件旨在应用于选自以下的行业：林业、农业、包装和消费品、汽车或土木建筑行业。
18.根据权利要求16所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述刚性零件呈管的形式。
19.根据权利要求18所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物，其特征在于所述管旨在应用于所述林业和/或农业行业。
20.根据权利要求1至15中任一项所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途，其特征在于所述热塑性组合物用于塑料转化方法。
21.根据权利要求1至15中任一项所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物的用途，其特征在于所述热塑性组合物用于制造刚性零件。
22.根据权利要求21所述的用途，其特征在于所述刚性零件应用于选自以下的行业：林业、农业、包装和消费品、汽车或土木建筑行业。
23.根据权利要求21所述的用途，其特征在于所述刚性零件呈管的形式。
24.根据权利要求23所述的用途，其特征在于所述管旨在应用于所述林业和/或农业行业。
25.一种产品，其特征在于所述产品包含根据权利要求1至15中任一项所述的可生物降解和/或可堆肥的热塑性组合物。
26.根据权利要求25所述的产品，其特征在于所述产品呈刚性零件的形式。
27.一种产品、方法、系统或用途的发明，其特征在于所述发明包括本专利申请中所述的一个或多个要素。
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