CN117881727A

CN117881727A - 乙酸纤维素泡沫

Info

Publication number: CN117881727A
Application number: CN202280058741.8A
Authority: CN
Inventors: 贝瑟尼·米歇尔·阿登; 高拉夫·阿马尔普里; 歌利亚·贝尼娅; 斯蒂芬妮·凯·克莱登宁; 迈克尔·尤金·唐尔森; 方一辰; 提兰加·普拉巴什·利亚纳·阿拉奇; 史蒂文·托马斯·佩里; 韦恩·肯·施
Original assignee: Eastman Chemical Co
Current assignee: Eastman Chemical Co
Priority date: 2021-09-03
Filing date: 2022-09-01
Publication date: 2024-04-12
Also published as: EP4396272A1; WO2023034473A1

Abstract

公开了一种乙酸纤维素泡沫，其密度小于0.20g/cm³，平均泡孔尺寸小于200微米。还描述了可发泡的组合物、用于使泡沫发泡的方法和包括该泡沫、由该泡沫制备或由该泡沫形成的制品。

Description

乙酸纤维素泡沫

技术领域

本发明一般涉及泡沫领域，更特别地涉及泡沫和制品；它们的制造方法；和可发泡的组合物。

背景技术

废物处理是一个众所周知的全球性问题，特别是大量消费品，例如不被认为在可接受的时间限制内可生物降解的塑料或聚合物。在一个例子中，可用于诸如绝缘、隔音以及食品和非食品包装的应用中的泡沫材料通常由聚苯乙烯和不可生物降解的类似塑料制成。事实上，一些司法管辖区的政府当局正在实施对聚苯乙烯泡沫的限制甚至是禁令。当提供合适的替代品时，消费者的情绪同样倾向于不使用不可生物降解的塑料。作为结果，在未来的几年中，行业领导者、品牌所有者和零售商已经做出了实施环境友好包装的雄心勃勃的承诺。

在泡沫和泡沫制品制造中使用可生物降解的和/或可堆肥的材料，尽管从环境角度来看是高度期望的，但是如果它们要替代化石燃料基塑料作为制造此类制品中选择的原材料，则必须仍然表现出与化石燃料基塑料相当的加工、性能和美学表征。可发泡的组合物可用于制造泡沫和泡沫制品，其泡沫密度和泡孔尺寸可转化为泡沫和最终制品中的韧性、刚度和柔性以及热传递控制和水/蒸汽不可渗透性的期望的组合和平衡。

基于乙酸纤维素的泡沫可以是可生物降解的，并且正在被研究作为聚苯乙烯泡沫的替代品用于各种最终用途应用。然而，仍然需要基于乙酸纤维素的泡沫，其具有对于多种应用的足够低的密度和低的均匀泡孔尺寸以及良好的热特性和机械特性，并且其可以由可发泡的组合物形成，所述可发泡的组合物在商业挤出和热成型设备上是坚固地可熔融加工的。

发明内容

在第一方面，本申请公开了乙酸纤维素泡沫。本发明的乙酸纤维素泡沫的密度小于0.20g/cm³，平均泡沫泡孔尺寸小于200微米。在一个或多个实施例中，乙酸纤维素泡沫可以由可发泡的组合物形成或由可发泡的组合物制备，该可发泡的组合物包含：(1)乙酸纤维素；(2)增塑剂；(3)物理成核剂；和(4)物理发泡剂。在一个或多个实施例中，可发泡的组合物和/或泡沫可以是可生物降解的、可堆肥的和可崩解的中的一种或多种。

在另一方面，本申请公开了一种可发泡的组合物。本发明的可发泡的组合物包含：1)乙酸纤维素，其乙酰基取代度(DS_Ac)为1.8-2.6的；(2)2wt％-30wt％的加工助剂；(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，该成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组；和(4)1.5wt％-10.0wt％的物理发泡剂，其中组合物中各组分的比例基于可发泡的组合物的总重量。

在又一方面，本申请公开了一种制品。本发明的制品包含乙酸纤维素泡沫或由乙酸纤维素泡沫形成或由乙酸纤维素泡沫制备，其中乙酸纤维素泡沫的密度小于0.20g/cm³，平均泡沫泡孔尺寸小于200微米。

在又一方面，本申请公开了一种用于形成泡沫的方法。本发明的方法包括以下步骤：(a)形成可熔融加工的组合物的熔体，所述可熔融加工的组合物包含：(1)乙酸纤维素；(2)加工助剂；和(3)成核剂；(b)向所述熔体中加入物理发泡剂以形成可发泡的熔体；以及(c)在足以由所述可发泡的熔体形成泡沫的条件下使所述可发泡的熔体热膨胀，其中所述挤出条件包括120℃至210℃的熔体温度和20巴至250巴的热膨胀压力。在一个或多个实施例中，可熔融加工的组合物包含：(1)乙酸纤维素，其乙酰基取代度(DS_Ac)为1.8-2.6的；(2)2wt％-30wt％的加工助剂；(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，该成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组。

具体实施方式

定义

应当理解，以下内容不旨在成为所定义术语的排他性列表。在前述描述中可以提供其它定义，例如，当在上下文中伴随使用定义的术语时。

如本文所用，术语“一/一种”(“a”，“an”)和“所述”(“the”)是指一种或多种。

如本文所用，术语“包含”(“comprising”、“comprises”、“comprise”)是开放式的过渡术语，用于从该术语之前所叙述的主题过渡到该术语之后所叙述的一个或多个要素，其中在过渡术语之后列出的要素或多个要素不一定是构成该主题的唯一要素。

成核剂是指为在熔融制剂混合物中形成泡孔提供位点的化学或物理材料。成核剂可以选自由化学成核剂和物理成核剂组成的组。在本文描述的方法的一个或多个实施例中，成核剂可以与引入挤出机料斗中的制剂共混。或者，可以将成核剂加入挤出机中的熔融树脂混合物或熔体中。

合适的物理成核剂具有所期望的颗粒几何形状。在一个或多个实施例中，物理成核剂的中值粒度为小于2微米，或者可以是具有小于2微米的中值粒度的颗粒组合物。物理成核剂的例子包括但不限于滑石、硅酸镁、二氧化硅、氧化镁、CaCO₃、云母和前述中至少两种的混合物。一个代表性的例子是从传统塑料公司以HT6000线性低密度聚乙烯(LLDPE)基的滑石浓缩物可商购的材料。

当达到化学反应温度时，合适的化学成核剂可以分解以在熔融制剂中产生泡孔。这些小泡孔充当来自物理或其它类型发泡剂的较大泡孔生长的成核位点。在一个例子中，化学成核剂是柠檬酸或基于柠檬酸的材料。一个代表性的例子是HYDROCEROL^TMCF-40E(可从科莱恩公司(Clariant Corporation)获得)，其含有柠檬酸和晶体成核剂。

吸热化学成核剂是酸、碱、分散助剂、成核剂和可能的填料的组合。添加剂的组合包括载体聚合物，其可以在低温下加工以在发泡过程中使用之前使组分的反应性最小化。当成核剂在发泡过程中被加热时，气体被释放以帮助聚合物发泡，并且还成核以产生均匀的泡孔尺寸。该气体通常是CO₂，但也可以是N₂和其它用于发泡的气体。最典型的酸是柠檬酸，但可以是有利于帮助反应的任何数量的酸。典型的碱包括各种碳酸盐，其包括碳酸氢钠以及其它碳酸盐。此外，化学成核剂可以包括促进分散的其它添加剂。载体聚合物可以是任何数量的聚合物，其可以在低于活性成分分解温度的低温下加工，并且允许有效混合组分和造粒，例如包括但不限于脂族聚酯、脂族/芳族聚酯、聚苯乙烯和烯烃如聚乙烯或聚丙烯。

发泡剂是指起到使成核位点膨胀的作用的物理或化学材料(或材料的组合)。发泡剂可包括化学发泡剂、物理发泡剂、其组合，或几种类型的化学和物理发泡剂。发泡剂可以通过在成核位点在熔融制剂中形成泡孔而起到降低密度的作用。发泡剂可以例如通过注射加入到挤出机中的熔融树脂混合物、组合物或熔体中。

化学发泡剂是降解、分解或反应以产生气体的材料。化学发泡剂可以是吸热或放热的。化学发泡剂通常在一定温度下降解以分解和释放气体。化学发泡剂的例子包括柠檬酸、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢铵、碳酸铵等。

物理发泡剂的例子包括N₂、CO₂、烷烃、烯烃、醚、酯、酮、氩气、氦气、空气、水或其混合物。在一个或多个实施例中，物理发泡剂可选自由CO₂、丙酮、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、水、丙烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷及其组合中的一种或多种组成的组。

“R_rms表面粗糙度”是指表面的均方根粗糙度，其测量真实表面与其理想形式的垂直偏差。粗糙度是指表面微观粗糙度，其可以不同于大尺寸表面变化的测量。R_rms表面粗糙度可以通过使用光轮廓测定法来确定。

在各种相关方面和实施例中，本发明涉及泡沫；制备泡沫的方法；制品，包括泡沫、由泡沫形成或由泡沫制备；和用于制备泡沫的可发泡的组合物。本领域普通技术人员将理解和明白，用于描述一个方面或实施例的要素或特征在描述其它实施例时可能是适用的和有用的。通过非限制性例子，在本发明的乙酸纤维素泡沫的上下文中阐述的乙酸纤维素的描述也可适用于并且可用于在由泡沫形成或由泡沫制备的制品、包括乙酸纤维素的可发泡的组合物和泡沫制造方法的上下文中描述乙酸纤维素。因此，在此明确地依赖于与本发明的方面或实施例的要素或特征有关的描述和公开来描述和支持其它方面或实施例中的那些要素或特征。

在第一方面，本发明涉及乙酸纤维素泡沫。本发明的乙酸纤维素泡沫的密度小于0.20g/cm³，平均泡沫泡孔尺寸小于200微米。在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫的密度小于0.15g/cm³，平均泡沫泡孔尺寸小于200微米。在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫的密度小于0.18g/cm³，平均泡沫泡孔尺寸小于200微米。在一个或多个实施例中，泡沫是可生物降解的、可堆肥和可崩解中的一种或多种。

在一个或多个实施例中，乙酸纤维素泡沫的密度可以为0.03至0.18g/cm³、0.01至0.20g/cm³或0.01至0.15g/cm³、或0.01至0.14g/cm³、或0.01至0.13g/cm³、或0.01至0.12g/cm³、或0.01至0.11g/cm³、或0.01至0.10g/cm³、或0.01至0.09g/cm³、或0.01至0.08g/cm³、0.01至0.07g/cm³、或0.03至0.15g/cm³、或0.03至0.14g/cm³、或0.03至0.13g/cm³、或0.03至0.12g/cm³、或0.03至0.11g/cm³、或0.03至0.10g/cm³、或0.03至0.09cm/cm、或0.03至0.08g/cm³。

在一个或多个实施例中，乙酸纤维素泡沫的平均泡沫泡孔尺寸可为40微米至200微米、或40微米至190微米、或40微米至180微米、或40微米至170微米、或40微米至160微米、或40微米至150微米、或40微米至140微米、或40微米至130微米、或40微米至120微米、或40微米至110微米、或40微米至100微米、或60微米至200微米、或60微米至190微米、或60微米至180微米、或60微米至170微米、或60微米至160微米、或60微米至150微米、或60微米至140微米、或60微米至130微米、或60微米至120微米、或60微米至110微米、或60微米至100微米。

在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫可以由一个或其它特征或参数来表征。在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫的R_rms表面粗糙度或表面积粗糙度为0.01-500微米。“Rms表面粗糙度”是指表面的均方根粗糙度，其测量真实表面与其理想形式的垂直偏差。粗糙度是指表面微观粗糙度，其可以不同于较大尺度表面变化的测量。R_rms表面粗糙度可以通过使用光轮廓测定法来测定。在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫可通过以下的R_rms表面粗糙度来表征：0.05至500微米、或0.05至400微米、或0.05至300微米、或0.05至200微米、或0.05至100微米、或0.05至50微米、或0.05至250微米、或0.05至15微米、或0.05至10微米、或0.05至5微米、或0.1至500微米、或0.1至400微米、或0.1至300微米、或0.1至200微米、或0.1至100微米、或0.1至50微米、或0.1至250微米、或0.1至15微米、或0.1至10微米、或0.1至5微米、或0.5至500微米、或0.5至400微米、或0.5至300微米、或0.5至200微米、或0.5至100微米、或0.5至50微米、或0.5至250微米、或0.5至15微米、或0.5至10微米、或0.5至5微米、或1至500微米、或1至400微米、或1至300微米、或1至200微米、或1至100微米、或1至50微米、或1至250微米、或1至15微米、或1至10微米、或1至5微米、或5至500微米、或5至400微米、或5至300微米、或5至200微米、或5至100微米、或5至50微米、或5至250微米、或5至15微米、或5至10微米、或10至500微米、或10至400微米、或10至300微米、或10至200微米、或10至100微米、或10至50微米、或10至25微米、或10至15微米、或15至500微米、或15至400微米、或15至300微米、或15至200微米、或15至100微米、或15至50微米、或15至25微米、或20至500微米、或20至400微米、或20至300微米、或20至200微米、或20至100微米、或20至50微米、或20至25微米、或30至500微米、或30至400微米、或30至300微米、或30至200微米、或30至100微米、或30至50微米、或40至500微米、或40至400微米、或40至300微米、或40至200微米、或40至100微米、或40至50微米、或60至500微米、或60至400微米、或60至300微米、或60至200微米、或60至100微米、或80至500微米、或80至400微米、或80至300微米、或80至200微米、或80至100微米、或100至500微米、或100至400微米、或100至300微米、或100至200微米、或200至500微米、或200至400微米、或200至300微米、或300至500微米、或300至400微米、或400至500微米。

在一个实施例中或与任何其它实施例组合，乙酸纤维素泡沫还包含加工助剂。在该实施例的一类中或与该实施例中的任一类组合，加工助剂以基于泡沫总重量的2wt％-30wt％存在。在该实施例的一类中或与该实施例中的任一类组合，加工助剂为增塑剂，所述增塑剂选自由三醋精、柠檬酸三乙酯和平均重均分子量200至1000Da的聚乙二醇中的一种或多种组成的组。

在一个实施例中或与任何其它实施例组合，泡沫还包含可生物降解的填料。在该实施例的一类中或与该实施例中的任一类组合，可生物降解的填料包括大麻、龙舌兰、甘蔗渣、韧皮、黄麻、亚麻、苎麻、洋麻、剑麻、竹或木纤维素纤维。在该实施例的一类中或与该实施例中的任一类组合，可生物降解的填料是天然填料。天然填料是一种磨碎的植物衍生的颗粒组合物，其为自由流动的。天然填料的例子包括以下的磨碎的颗粒组合物：软木、谷物纤维或糠(例如燕麦纤维、燕麦糠、麦麸、米糠、稻壳)、坚果壳(例如核桃壳、山核桃壳、椰子壳、榛子壳、澳洲坚果壳、巴西坚果壳、栗子壳、杏仁壳)或核果核(例如杏核、桃核、油桃核、橄榄核、樱桃核、枣核、李核、棕榈核)。

在一个实施例中或与任何其它实施例组合，泡沫包含两种或更多种具有不同乙酰基取代度(DS_Ac)的乙酸纤维素。

在一个实施例中或与任何其它实施例组合，泡沫还包含可生物降解的聚合物，其选自聚羟基烷酸酯(“PHA”)、聚乳酸(“PLA”)、聚己内酯(“PCL”)、聚琥珀酸丁二醇酯(“PBS”)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(“PBAT”)、纤维素混合酯、纤维素醚、淀粉、蛋白质或其组合。在该实施例的一类中，可生物降解的聚合物以0.1wt％-50wt％存在，基于泡沫的总重量。

在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫可以由可发泡的组合物形成或由可发泡的组合物制备，可发泡的组合物包含：(1)乙酸纤维素；(2)增塑剂；(3)物理成核剂；和(4)物理发泡剂。在某些实施例中，不含发泡剂的可发泡的组合物，或包含以下的组合物可以指可熔融加工的组合物或发泡剂组合物前体：(1)乙酸纤维素；(2)增塑剂；和(3)物理成核剂。在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫可以由可发泡的组合物形成或由可发泡的组合物制备，可发泡的组合物包含：(1)乙酸纤维素，所述乙酸纤维素的乙酰基取代度(DS_Ac)在1.8至2.6范围内；(2)2wt％-30wt％的加工助剂；(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，该成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组；和(4)1.5wt％-10.0wt％的物理发泡剂，其中组合物中各组分的比例基于可发泡的组合物的总重量。可发泡的组合物通常是可熔融加工的。可发泡的组合物可以是可生物降解的、可堆肥和可崩解的中的一种或多种。

在一个或多个实施例中，基于可熔融加工的乙酸纤维素组合物的总重量，乙酸纤维素以按重量计50％-97％、或按重量计55％-95％、或按重量计60％-90％、或按重量计65％-85％的量存在于可发泡的组合物中。可用于本发明的乙酸纤维素可以是本领域已知的任何乙酸纤维素，优选是可生物降解的。可用于本发明的乙酸纤维素通常包含以下结构的重复单元：

其中R¹、R²和R³独立地选自氢或乙酰基构成的组。对于纤维素酯，取代水平通常以取代度(DS，degree of substitution)表示，取代度为每个脱水葡萄糖单元(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的值可以在零到三之间。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250-5,000，因此最大DS为3.0的假设是近似正确的。因为DS是统计平均值，值1不能保证每个AGU具有单个取代基。在一些情况下，可存在未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，并且通常该值将是非整数。总DS定义为每个脱水葡萄糖单元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是在25至250、或25至200、或25至150、或25至100、或25至75范围内的整数。

在本发明的实施例中，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且最多5,000个脱水葡萄糖环，或至少50且小于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按重量计60/40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，可用于本文的乙酸纤维素的DS/AGU可为约1至约2.5，或1至小于2.2，或1至小于1.5，并且取代酯是乙酰基。

乙酸纤维素可以通过本领域已知的任何方法制备。在Kirk-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394-444页(Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,5thEdition,Vol.5,Wiley-Interscience,NewYork(2004),pp.394-25 444)中教导了用于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，以及细菌纤维素等。

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-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。纤维素酯然后可以用水洗涤以除去反应副产物，随后脱水和干燥。

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。

本领域技术人员将理解纤维素三酯的商业术语还涵盖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 ChemicalCompany,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。

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，取决于所用的特定方法，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。当反应是在会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发明的纤维素酯。

在一个实施例中或与任何提及的实施例组合，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，该数均分子量是根据ASTM D6474使用NMP作为溶剂和使用聚苯乙烯当量Mn通过凝胶渗透色谱法(GPC，gel permeation chromatography)测量的。在实施例中，乙酸纤维素包含具有下述聚苯乙烯当量数均分子量(Mn)的二乙酸纤维素：10,000-90,000；或10,000至80,000；或10,000至70,000；或10,000至60,000；或10,000至小于60,000；或10,000至小于55,000；或10,000至50,000；或10,000至小于50,000；或10,000至小于45,000；或10,000至40,000；或10,000至30,000；或20,000至小于60,000；或20,000至小于55,000；或20,000至50,000；或20,000至小于50,000；或20,000至小于45,000；或20,000至40,000；或20,000至35,000；或20,000至30,000；或30,000至小于60,000；或30,000至小于55,000；或30,000至50,000；或30,000至小于50,000；或30,000至小于45,000；或30,000至40,000；或30,000至35,000；该数均分子量是根据ASTM D6474使用NMP作为溶剂通过凝胶渗透色谱法(GPC)测量的。

最常见的商业纤维素二酯是通过纤维素的初始酸催化非均相酰化以形成纤维素三酯来制备的。在得到纤维素三酯在相应羧酸中的均相溶液后，使纤维素三酯水解直至得到所需的取代度。分离后，得到无规的纤维素二酯。也就是说，在每个羟基处的相对取代度(RDS，relative degree of substitution)大致相等。

可用于本发明的乙酸纤维素可使用本领域已知的技术制备，并可选自各种类型的纤维素酯，例如可从美国田纳西州金斯波特的伊士曼化工公司获得的纤维素酯，包括但不限于Eastman^TM乙酸纤维素CA 398-30、CA 398-10、CA 394-60S和CA 394-LS。

在本发明的实施例中，乙酸纤维素可以通过用从回收材料(例如回收塑料成分合成气源)获得的反应物将纤维素转化为纤维素酯来制备。在实施例中，这样的反应物可以是纤维素反应物，包括在纤维素的酯化或酰化反应中使用的有机酸和/或酸酐，例如，如本文所讨论的。

在本发明的一个或多个实施例中，乙酸纤维素的乙酰基取代度(DS_Ac)为1.8至2.6或2.0至2.6或2.2至2.6。

在一个或多个实施例中，乙酸纤维素可以包括至少一种回收乙酸纤维素。“回收乙酸纤维素”旨在包括在衍生自回收成分材料(例如回收塑料成分合成气)的脱水葡萄糖单元(AU)上具有至少一个取代基的乙酸纤维素。

在一个或多个实施例中，本发明涉及密度小于0.15g/cm³和平均泡孔尺寸小于200微米的乙酸纤维素泡沫，其中乙酸纤维素泡沫由可发泡的组合物制备或由可发泡的组合物形成，该可发泡的组合物包含：(1)乙酸纤维素；(2)加工助剂，其为增塑剂；(3)物理成核剂；和(4)物理发泡剂。在一个或多个实施例中，乙酸纤维素泡沫可以具有小于0.15g/cm³的密度和小于200微米的平均泡沫泡孔尺寸，并且可以由可发泡的组合物形成或由可发泡的组合物制备，该可发泡的组合物包含：(1)乙酸纤维素，所述乙酸纤维素的乙酰基取代度(DS_Ac)在1.8至2.6范围内；(2)2wt％-30wt％的加工助剂；(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，该成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组；和(4)1.5wt％-10.0wt％的物理发泡剂，其中组合物中各组分的比例基于可发泡的组合物的总重量。下面将关于可发泡的组合物本身的更详细的描述作为单独的方面进行阐述，并且其中的特征和要素在一个或多个实施例中明确支持和描述了本发明的这个方面；然而，普通技术人员将理解，许多组成和加工因素可影响泡沫特征，例如密度和泡孔尺寸。

在另一方面，本发明涉及一种可发泡的组合物。本发明的可发泡的组合物通常包括：(1)乙酸纤维素；(2)加工助剂，其为增塑剂；(3)物理成核剂；和(4)物理发泡剂。在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物包含1)乙酸纤维素，所述乙酸纤维素的乙酰基取代度(DS_Ac)在1.8至2.6范围内；(2)2wt％-30wt％的加工助剂；(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，该成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组；和(4)1.5wt％-10.0wt％的物理发泡剂，其中组合物中各组分的比例基于可发泡的组合物的总重量。

本发明的可发泡的组合物包括(除了本文别处所述的乙酸纤维素之外)加工助剂。本文所用的短语“加工助剂”旨在通常包括有助于熔体形式的组合物的熔体加工性的材料，例如通常用于泡沫形成方法中的材料。加工助剂的存在量足以允许可发泡的组合物在常规熔融加工设备中熔融加工(或热成型)成有用的制品，例如一次性塑料制品，并且该量被称为“熔融加工量”。短语“熔融加工量”包括加工助剂的量，其足以使存在于可发泡的组合物中的乙酸纤维素能够形成熔体并熔融加工成有用的制品。本领域普通技术人员将理解，可以构成“熔融加工量”的加工助剂的具体量可以取决于许多因素，例如乙酸纤维素的选择和量以及可发泡的组合物中存在的添加剂的选择、量和特性。

在一个或多个实施例中，加工助剂包括增塑剂。增塑剂降低乙酸纤维素的熔融温度、Tg和/或熔融黏度。在实施例中，增塑剂是符合食品标准的增塑剂。符合食品标准是指符合适用的食品添加剂和/或食品接触法规，其中，增塑剂被至少一个(国家或地区)食品安全管理机构(或组织)批准使用或认可为安全的，例如在21CFR食品添加剂法规中列出或另外被美国FDA公认为安全的(GRAS，Generally Recognized as Safe)。在实施例中，符合食品标准的增塑剂是三醋精。在实施例中，符合食品标准的增塑剂的非限制性例子可以包括三醋精、柠檬酸三乙酯、聚乙二醇(例如PEG 400)、Benzoflex、丙二醇、聚山梨糖醇蔗糖八乙酸酯、乙酰化柠檬酸三乙酯、乙酰基柠檬酸三丁酯、Admex、三丙酸甘油酯、Scandiflex、泊洛沙姆共聚物、聚乙二醇琥珀酸酯、己二酸二异丁酯、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇三苯甲酸酯。在一个或多个实施例中，增塑剂包括三醋精、柠檬酸三乙酯或具有300至1000Da的平均重均分子量的聚乙二醇。在该实施例的一类中，增塑剂包括三醋精。在该实施例的一类中，增塑剂包括柠檬酸三乙酯。在该实施例的一类中，增塑剂包含具有300至1000Da平均重均分子量的聚乙二醇。在该类的一个亚类中，聚乙二醇的平均重均分子量为300至500Da。在该类的一个亚类中，聚乙二醇的平均重均分子量为400Da。

在实施例中，增塑剂以足以允许可发泡的组合物在常规熔融加工设备中熔融加工(或热成型)成有用制品例如一次性塑料制品的量存在，并且该量被称为“增塑量”。短语“增塑量”包括足以使存在于可发泡的组合物中的乙酸纤维素增塑以促进熔体的形成和熔体加工成有用制品的增塑剂的量。普通技术人员将理解，可以构成“增塑量”的增塑剂的具体量可以取决于许多因素，例如乙酸纤维素的选择和存在于组合物中的选择、量和添加剂。例如，在组合物中某些加工助剂如润滑剂、蜡、脱模剂、流变改性剂等的存在可减少增塑乙酸纤维素所需的增塑剂的量。

在实施例中，对于大多数热塑性塑料加工，增塑剂可以以1wt％-40wt％的量存在。增塑剂的量可基于许多因素而变化，其包括用于由组合物制备制品的热加工或熔融加工的类型。非限制性加工例子包括挤出例如型材挤出和片材挤出；注塑；压塑；热成型；等等。因此，可以包括该组合物或由该组合物形成或使用该组合物制备的制品可以包括挤出制品，例如型材挤出制品和片材挤出制品；注塑制品；压塑制品；吹塑制品；热成型制品；等等。在实施例中，乙酸纤维素组合物包含至少一种增塑剂(如本文所描述)，增塑剂的量为1wt％-40wt％、或5wt％-40wt％、或5％wt％-30％、或10wt％-40wt％、或13wt％-40wt％、或15wt％-50wt％或15wt％-40wt％、或17wt％-40wt％、或20wt％-40wt％、或25wt％-40wt％、或5wt％-35wt％、或10wt％-35wt％、或13wt％-35wt％、或15wt％-35wt％、或大于15wt％-35wt％、或17wt％-35wt％、或20wt％-35wt％、或5wt％-30wt％、或10wt％-30wt％、或13wt％-30wt％、或15wt％-30wt％、或大于15wt％-30wt％、或17wt％-30wt％、或5wt％-25wt％、或10wt％-25wt％、或13wt％-25wt％、或15wt％-25wt％、或大于15wt％-25wt％、或17wt％-25wt％、或5wt％-20wt％、或10wt％-20wt％、或13wt％-20wt％、或15wt％-20wt％、或大于15wt％-20wt％、或17wt％-20wt％、或5wt％-17wt％、或10wt％-17wt％、或13wt％-17wt％、或15wt％-17wt％、或大于15wt％-17wt％、或5wt％-小于17wt％、或10wt％-小于17wt％、或13wt％-小于17wt％、或15wt％-小于17wt％，所有都基于可熔融加工的乙酸纤维素组合物的总重量。在实施例中，至少一种增塑剂包括符合食品标准的增塑剂或为符合食品标准的增塑剂。在一个或多个实施例中，符合食品标准的增塑剂包括三醋精或为三醋精。在一个或多个实施例中，增塑剂可以是具有回收成分的增塑剂。

可发泡的组合物还包含成核剂。在一个或多个实施例中，成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组。在一个或多个实施例中，成核剂是物理成核剂。在一个或多个实施例中，物理成核剂的中值粒度为小于2微米，或者是中值粒度小于2微米的颗粒组合物。在该实施例的一类中，物理成核剂包含中值粒度为0.1至2微米的颗粒组合物。在该实施例的一类中，物理成核剂包含中值粒度为0.5至2微米的颗粒组合物。在该实施例的一类中，物理成核剂包含中值粒度为1至2微米的颗粒组合物。在一个或多个实施例中，物理成核剂选自由滑石、硅酸镁、二氧化硅、氧化镁、CaCO₃、云母及其混合物或组合组成的组。在一个或多个实施例中，物理成核剂包括滑石。

在一个或多个实施例中，成核剂以0.5wt％-6.0wt％或0.5wt％-5.0wt％或0.5wt％-4.0wt％或1.0wt％-5.0wt％或1.0wt％-4.0wt％的量存在于可发泡的组合物中，基于可发泡的组合物的总重量。在一个或多个实施例中，成核剂是物理成核剂，其以1.0wt％-6.0wt％或1.0wt％-5.0wt％或1.0wt％-4.0wt％或2.0wt％-5.0wt％或2.0wt％-4.0wt％的量存在于可发泡的组合物中，物理成核剂以0.1wt％-2.5wt％、或0.1wt％-2.0wt％、或0.1wt％-1.5wt％、或0.1wt％-1.0wt％、或0.1wt％-0.5wt％、或0.2wt％-3.0wt％、或0.2wt％-2.5wt％、或0.2wt％-2.0wt％、或0.2wt％-1.5wt％、或0.2wt％-1.0wt％、或0.2wt％-0.5wt％、或0.5wt％-2.5wt％、或0.5wt％-2.0wt％、或0.5wt％-1.5wt％,0.5wt％-1.0wt％、或1.0wt％-6.0wt％、或1.0wt％-5.5wt％、或1.0wt％-5.0wt％,1.0wt％-4.5wt％、或1.0wt％-4.0wt％、或1.0wt％-3.5wt％、或1.0wt％-3.0wt％、或1.0wt％-2.5wt％、或1.0wt％-2.0wt％、或1.0wt％-1.5wt％、或1.5wt％-6.0wt％、或1.5wt％-5.5wt％、或1.5wt％-5.0wt％、或1.5wt％-4.5wt％、或1.5wt％-4.0wt％、或1.5wt％-3.5wt％、或1.5wt％-3.0wt％、或1.5wt％-2.5wt％、或1.5wt％-2.0wt％、或2.0wt％-6.0wt％、或2.0wt％-5.5wt％、或2.0wt％-5.0wt％、或2.0wt％-4.5wt％、或2.0wt％-4.0wt％、或2.0wt％-3.5wt％、或2.0wt％-3.0wt％、或2.0wt％-2.5wt％、或2.5wt％-6.0wt％、或2.5wt％-5.5wt％、或2.5wt％-5.0wt％、或2.5wt％-4.5wt％、或2.5wt％-4.0wt％、或2.5wt％-3.5wt％、或2.5wt％-3.0wt％、或3.0wt％-6.0wt％、或3.0wt％-5.5wt％、或3.0wt％-5.0wt％、或3.0wt％-4.5wt％、或3.0wt％-4.0wt％、或3.0wt％-3.5wt％、或3.5wt％-6.0wt％、或3.5wt％-5.5wt％、或3.5wt％-5.0wt％、或3.5wt％-4.5wt％、或3.5wt％-4.0wt％、或4.0wt％-6.0wt％、或4.0wt％-5.5wt％、或4.0wt％-5.0wt％、或4.0wt％-4.5wt％、或4.5wt％-6.0wt％、或4.5wt％-5.5wt％、或4.5wt％-5.0wt％的量存在，基于可发泡的组合物的总重量。

本发明的可发泡的组合物还包括发泡剂。在一个或多个实施例中，发泡剂是物理发泡剂。在一个或多个实施例中，发泡剂是物理发泡剂，其以基于可发泡的组合物的总重量的1.5wt％-10.0wt％或1.5wt％-9.5wt％或1.5wt％-9.0wt％或1.5wt％-8.5wt％或1.5wt％-8.0wt％或2.0wt％-10.0wt％或2.5wt％-10.0wt％或3.0wt％-10.0wt％或3.5wt％-10.0wt％的物理发泡剂的量存在于可发泡的组合物中。在一个或多个实施例中，物理发泡剂选自由以下组成的组：(C_1-3烷基)₂O、CO₂、N₂、(C_1-3烷基)₂CO、C_1-6烷醇、C_4-6烯烃、C_3-6烃例如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、C_2-5酯例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、水及其组合。在一个或多个实施例中，物理发泡剂选自由CO₂、丙酮、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、水、丙烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷及其组合组成的组。在一个或多个实施例中，物理发泡剂选自二氧化碳、直链或支化C_1-6烷醇、CH₃COOC_1-3烷基、直链或支化C_3-6烷烃、(C_1-3烷基)₂CO或其组合。在一个或多个实施例中，物理发泡剂包括CO₂和丙酮、乙醇、异丙醇或者乙酸乙酯中的至少一种。在一个或多个实施例中，物理发泡剂包括基于可发泡的组合物总重量的1.5wt％-10.0wt％或1.5wt％-9.5wt％或1.5wt％-9.0wt％或1.5wt％-8.5wt％或1.5wt％-8.5wt％或1.5wt％-8.0wt％或2.0wt％-10.0wt％或2.5wt％-10.0wt％。在一个或多个实施例中，物理发泡剂包括CO₂，其量为基于可发泡的组合物总重量的2.5wt％％-4wt％％。

本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可以可选地包括其它添加剂，例如填料、稳定剂、气味改性剂、蜡、增容剂、生物降解促进剂、染料、颜料、着色剂、润滑剂、抗氧化剂、黏度改性剂、抗真菌剂、热稳定剂、抗菌剂、软化剂、脱模剂、及其组合。应注意，相同类型的化合物或材料可被识别为或包括于乙酸纤维素组合物中的多个类别的组分中。例如，聚乙二醇(PEG)可以作为增塑剂或作为不具有增塑剂功能的添加剂，例如亲水性聚合物或生物降解促进剂，例如，其中较低分子量的PEG具有增塑作用，而较高分子量的PEG作为亲水性聚合物，但没有增塑作用。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包含至少一种稳定剂。尽管希望可发泡的组合物和/或泡沫是可堆肥和/或可生物降解的，但是可以加入一定量的稳定剂以提供选择的保存限期或稳定性例如对光暴露的稳定性、氧化稳定性或水解稳定性。在各种实施例中，稳定剂可以包括：UV吸收剂、抗氧化剂(抗坏血酸、BHT、BHA等)、其它酸和自由基清除剂、环氧化油如环氧化大豆油，或其组合。抗氧化剂可分为几类，包括主抗氧化剂和辅助抗氧化剂。通常已知主抗氧化剂基本上用作自由基终止剂(清除剂)。通常已知辅助抗氧化剂在氢过氧化物(ROOH)分解成烷氧基和羟基自由基之前将其分解成非反应性产物。辅助抗氧化剂通常与自由基清除剂(主抗氧化剂)组合使用以实现协同抑制效果，辅助AO用于延长酚类主AO的寿命。

“主抗氧化剂”是通过经由氢转移与过氧化物自由基反应以淬灭自由基而起作用的抗氧化剂。主抗氧化剂通常含有反应性羟基或氨基，例如在受阻酚和仲芳胺中。主抗氧化剂的例子包括：BHT，Irganox^TM1010、1076、1726、245、1098、259和1425；Ethanox^TM310、376、314和330；Evernox^TM10、76、1335、1330、3114、MD 1024、1098、1726、120、2246和565；Anox^TM20、29、330、70、IC-14和1315；Lowinox^TM520、1790、22IB46、22M46、44B25、AH25、GP45、CA22、CPL、3HD98、TBM-6和WSP；Naugard^TM431、PS48、SP和445；Songnox^TM1010、1024、1035、1076CP、1135LQ、1290PW、1330FF、1330PW、2590PW和3114FF；和ADK Stab AO-20、AO-30、AO-40、AO-50、AO-60、AO-80和AO-330。

“辅助抗氧化剂”通常称为氢过氧化物分解剂。它们通过与氢过氧化物反应而起作用，将它们分解成非自由基的非反应性且热稳定的产物。它们通常与主抗氧化剂结合使用。辅助抗氧化剂的例子包括有机磷(例如亚磷酸酯(phosphite)、亚膦酸二酯(phosphonite))和有机硫类化合物。这些化合物的磷和硫原子与过氧化物反应，以将过氧化物转化为醇。辅助抗氧化剂的例子包括：Ultranox 626，Ethanox^TM368、326和327；Doverphos^TMLPG11、LPG12、DP S-680、4、10、S480、S-9228、S-9228T；Evernox^TM168和626；Irgafos^TM126和168；Weston^TMDPDP、DPP、EHDP、PDDP、TDP、TLP和TPP；Mark^TMCH 302、CH 55、TNPP、CH66、CH 300、CH301、CH 302、CH 304和CH 305；ADK Stab 2112、HP-10、PEP-8、PEP-36、1178、135A、1500、3010、C和TPP；Weston 439、DHOP、DPDP、DPP、DPTDP、EHDP、PDDP、PNPG、PTP、PTP、TDP、TLP、TPP、398、399、430、705、705T、TLTTP和TNPP；Alkanox 240、626、626A、627AV、618F和619F；和Songnox^TM1680FF、1680PW、6280FF。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括至少一种稳定剂，其中稳定剂包含一种或多种辅助抗氧化剂。在实施例中，稳定剂包含第一稳定剂组分和第二稳定剂组分，该第一稳定剂组分选自一种或多种辅助抗氧化剂，该第二稳定剂组分选自一种或多种主抗氧化剂、柠檬酸或其组合。

在实施例中，稳定剂可以包含一种或多种辅助抗氧化剂，基于组合物总重量，以重量百分比(weight percent，wt％)计辅助抗氧化剂总量，该辅助抗氧化剂的量在下述范围内：0.01wt％-0.8wt％、或0.01wt％-0.7wt％、或0.01wt％-0.5wt％、或0.01wt％-0.4wt％、或0.01wt％-0.3wt％、或0.01wt％-0.25wt％、或0.01wt％-0.2wt％、或0.05wt％-0.8wt％、或0.05wt％-0.7wt％、或0.05wt％-0.5wt％、或0.05wt％-0.4wt％、或0.05wt％-0.3wt％、或0.05wt％-0.25wt％、或0.05wt％-0.2wt％、或0.08wt％-0.8wt％、或0.08wt％-0.7wt％、或0.08wt％-0.5wt％、或0.08wt％-0.4wt％、或0.08wt％-0.3wt％、或0.08wt％-0.25wt％、或0.08wt％-0.2wt％。在该实施例的一类中，稳定剂包含辅助抗氧化剂，该辅助抗氧化剂为亚磷酸酯化合物。在该实施例的一类中，稳定剂包含辅助抗氧化剂亚磷酸酯化合物和另一辅助抗氧化剂DLTDP。

在该类的一个亚类中，稳定剂还包含第二稳定剂组分，第二稳定剂组分包含一种或多种主抗氧化剂，基于组合物的总重量，该主抗氧化剂的量(以重量百分比计主抗氧化剂的总量)在下述范围内：0.05wt％-0.7wt％、或0.05wt％-0.6wt％、或0.05wt％-0.5wt％、或0.05wt％-0.4wt％、或0.05wt％-0.3wt％、或0.1wt％-0.6wt％、或0.1wt％-0.5wt％、或0.1wt％-0.4wt％、或0.1wt％-0.3wt％的范围内。在该类的一个亚类中，稳定剂还包含第二稳定剂组分，第二稳定剂组分包含柠檬酸，基于组合物的总重量，该柠檬酸的量(以重量百分比计柠檬酸总量)在下述范围内：0.05wt％-0.2wt％、或0.05wt％-0.15wt％、或0.05wt％-0.1wt％的范围内。在该类的一个亚类中，稳定剂还包含第二稳定剂组分，第二稳定剂组分包含一种或多种主抗氧化剂和柠檬酸，其量如本文所讨论。在该类的一个亚类中，基于组合物的总重量，稳定剂包含小于0.1wt％的主抗氧化剂或不含主抗氧化剂。在该类的一个亚类中，基于组合物的总重量，稳定剂包含小于0.05wt％的主抗氧化剂或不含主抗氧化剂。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可以包括至少一种气味改性添加剂。合适的气味改性添加剂可以选自：香草醛、薄荷油(Pennyroyal)M-1178、杏仁、肉桂、香料、香料提取物、挥发性有机化合物或小分子，以及Plastidor。在一个或多个实施例中，气味改性添加剂可以是香草醛。在一个或多个实施例中，乙酸纤维素组合物可以包括气味改性添加剂，基于组合物的总重量，气味改性添加剂的量为：0.01wt％-1wt％、或0.1wt％-0.5wt％、或0.1wt％-0.25wt％或0.1wt％-0.2wt％。气味改性添加剂的机理可包括掩盖、捕获、补充或这些的组合。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可以包含至少一种增容剂。在实施例中，增容剂可以是非反应性增容剂或反应性增容剂。增容剂可以增强乙酸纤维素或另一种组分达到所需的小粒度的能力，以改善所选组分在组合物中的分散。在这样的实施例中，取决于所需的制剂，乙酸纤维素可以在分散体的连续相或不连续相中。在实施例中，所用增容剂可通过改变乙酸纤维素和另一组分(例如可生物降解的聚合物)之间的界面相互作用/结合来改善组合物的机械和/或物理特性。

在实施例中，可发泡的组合物包含增容剂，基于乙酸纤维素组合物的重量，增容剂的量为：约1wt％-约40wt％、或约1wt％-约30wt％、或约1wt％-约20wt％、或约1wt％-约10wt％、或约5wt％-约20wt％、或约5wt％-约10wt％、或约10wt％-约30wt％、或约10wt％-约20wt％。

在实施例中，如果需要，可发泡的组合物可以包括生物降解剂和/或分解剂，例如，水解助剂或任何有意的降解促进剂添加剂可以有意地加入到或包含在可发泡的组合物中，在乙酸纤维素的制造过程中或在其制造之后加入，并且与乙酸纤维素一起熔融或溶剂共混以制备可发泡的组合物。在实施例中，添加剂可通过释放酸性或碱性残余物促进水解，和/或可加速光(UV)或氧化降解，和/或可促进选择性微生物菌落的生长，以帮助堆肥和土壤介质中的崩解和生物降解。除了促进降解之外，这些添加剂可以具有另外的功能，例如改善制品的可加工性或改善所需的机械特性。

分解剂的非限制性例子包括无机碳酸盐、合成碳酸盐、霞石正长岩、滑石、氢氧化镁、氢氧化铝、硅藻土、天然或合成二氧化硅、煅烧黏土等。在一个或多个实施例中，可能希望这些添加剂良好地分散在可发泡的基质中。添加剂可以单独使用，或者两种或多种组合使用。

分解剂的其它非限制性例子用作氧化分解剂的芳香族酮，包括二苯甲酮、蒽醌、蒽酮、乙酰二苯甲酮、4-辛基二苯甲酮等。这些芳香族酮可以单独使用，或两种或多种组合使用。

其它例子包括用作氧化分解剂的过渡金属化合物，可使用例如钴或镁的盐，例如钴或镁的脂族羧酸(C12-C20)盐，或硬脂酸钴、油酸钴、硬脂酸镁和油酸镁；或锐钛矿型二氧化钛，或二氧化钛。可使用混合相二氧化钛颗粒，其中金红石和锐钛矿晶体结构均存在于同一颗粒中。光活性剂颗粒可具有相对高的表面积，例如约10至约300sq.m/g，或20至200sq.m/g，是通过BET表面积法测量的。如果需要，可以将光活性剂加入到增塑剂中。这些过渡金属化合物可以单独使用，或两种或多种组合使用。

可用作氧化分解剂的稀土化合物的例子包括属于元素周期表3A族的稀土及其氧化物。其具体例子包括铈(Ce)、钇(Y)、钕(Nd)、稀土氧化物、氢氧化物、稀土硫酸盐、稀土硝酸盐、稀土乙酸盐、稀土氯化物、稀土羧酸盐等。更具体的例子包括氧化铈、硫酸铈、硫酸铈铵、硝酸铈铵、乙酸铈、硝酸镧、氯化铈、硝酸铈、氢氧化铈、辛酸铈、氧化镧、氧化钇、氧化钪等。这些稀土化合物可以单独使用，或者两种或更多种组合使用。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括具有促降解功能性以增强生物降解性的添加剂。具有促降解功能的添加剂可包括含有过渡金属(例如钴、锰和铁)的过渡金属盐或化学催化剂。过渡金属盐可以包括酒石酸盐、硬脂酸盐、油酸盐、柠檬酸盐和氯化物。添加剂可还包含自由基清除体系和一种或多种无机或有机填料，例如白垩、滑石、二氧化硅、硅灰石、淀粉、棉、再生纸板和植物物质。添加剂还可以包括酶、细菌培养物、膨胀剂、CMC、糖或其它能源。添加剂还可以包括羟胺酯和硫代化合物。

在一个或多个实施例中，生物降解和/或分解剂可包括溶胀剂和崩解剂。溶胀剂可以是在吸水后体积增大并对周围基质施加压力的亲水性材料。崩解剂可以是促进基质在水性环境中分解成较小碎片的添加剂。例子包括矿物和聚合物，包括交联或改性的聚合物和可膨胀的水凝胶。在实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括水膨胀矿物或黏土及其盐，例如合成锂皂石和膨润土；亲水性聚合物，例如聚(丙烯酸)和盐、聚(丙烯酰胺)、聚(乙二醇)和聚(乙烯醇)；多糖和树胶，如淀粉、藻酸盐、果胶、壳聚糖、车前子、黄原胶；瓜尔胶、刺槐豆胶；和改性聚合物，如交联PVP、淀粉乙醇酸钠、羧甲基纤维素、糊化淀粉、交联羧甲基纤维素钠；或这些添加剂的组合。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括pH碱性添加剂，该碱性添加剂可增加组合物或由组合物制成(或包含组合物)的制品的分解或降解。可用作氧化分解剂的碱性添加剂的例子包括碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物、碱土金属碳酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属碳酸氢盐、ZnΟ和碱性Al₂O₃。在实施例中，至少一种碱性添加剂可以是MgO、Mg(OH)₂、MgCO₃、CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃、NaHCO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、ZnΟ、KHCO₃或碱性Al₂O₃。在一个方面，碱土金属氧化物、ZnO和碱性Al₂O₃可以用作碱性添加剂。在实施例中，可以使用不同碱性添加剂的组合，或碱性添加剂与其它添加剂的组合。在实施例中，在1wt％的水的混合物/溶液中测量，碱性添加剂的pH在大于7.0至10.0、或7.1至9.5、或7.1至9.0、或7.1至8.5、或7.1至8.0的范围内。

可以作为氧化分解剂包含在本发明可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的有机酸添加剂的非限制性例子包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、柠檬酸、酒石酸、草酸、苹果酸、苯甲酸、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、草酸盐、苹果酸盐、马来酸、马来酸盐、邻苯二甲酸、邻苯二甲酸盐、苯甲酸盐及其组合。

可以包括在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的其它亲水聚合物或生物降解促进剂的非限制性例子包括二醇、聚乙二醇、聚醚和多元醇或其它可生物降解的聚合物，例如聚(乙醇酸)、聚(乳酸)、聚乙二醇、聚丙二醇、聚二恶烷、聚草酸酯、聚(α-酯)、聚碳酸酯、聚酸酐、聚缩醛、聚己内酯、聚(原酸酯)、聚氨基酸、脂族聚酯例如聚琥珀酸丁二醇酯、聚琥珀酸乙二醇酯、淀粉(改性的或天然的)、再生纤维素或脂族-芳香族聚酯例如PBAT。

可以包括在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的着色剂的非限制性例子包括：炭黑、氧化铁例如红色或蓝色氧化铁、二氧化钛、二氧化硅、镉红、碳酸钙、高岭土、氢氧化铝、硫酸钡、氧化锌、氧化铝；和有机颜料，例如偶氮和重氮和三氮颜料、缩合偶氮、偶氮色淀、萘酚颜料、蒽素嘧啶、苯并咪唑酮、咔唑、二酮吡咯并吡咯、黄烷士酮、靛类颜料、异吲哚啉酮、异吲哚啉、异蒽酮紫、金属络合物颜料、恶嗪、苝、芘酮、皮蒽酮、吡唑并喹唑啉酮、喹啉酞酮、三芳基碳鎓颜料、三苯二噁嗪、氧杂蒽、硫靛、靛蒽醌、异靛蒽醌、蒽嵌蒽醌、蒽醌、异二苯并蒽酮、三苯二噁嗪、喹吖啶酮和酞菁系列，尤其酞菁铜及其核卤化衍生物，以及酸色淀、碱性和媒染染料，和异吲哚啉酮颜料，以及植物和植物染料，和任何其它可用的着色剂或染料。

可以包括在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的光泽控制剂(用于调节光泽度)和填料的非限制性例子可以包括：二氧化硅、滑石、黏土、硫酸钡、碳酸钡、硫酸钙、碳酸钙、碳酸镁等。

可以包括在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的阻燃剂的非限制性例子可以包括二氧化硅、金属氧化物、磷酸盐、邻苯二酚磷酸盐、间苯二酚磷酸盐、硼酸盐、无机水合物和芳香族多卤化物。

尽管期望乙酸纤维素组合物和/或泡沫是可崩解的、可堆肥的和/或可生物降解的一种或多种，但是可以加入一定量的抗真菌剂、抗微生物剂或抗细菌剂以提供选择的保存期限、有效使用期限或稳定性。可以包括在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的这类试剂的非限制性例子包括：多烯抗真菌剂(例如，纳他霉素、龟裂杀菌素、菲律宾菌素、制霉菌素、两性霉素B、坎底辛和哈霉素)、咪唑抗真菌剂例如咪康唑(可作为从WellSpring Pharmaceutical Corporation获得)、酮康唑(可作为从McNeil consumer Healthcare商购获得)、克霉唑(可作为和LOTRAMIN从默克商购获得和作为从拜耳商购获得)、益康唑、奥莫康唑、联苯苄唑、布康唑、芬替康唑、异康唑、奥昔康唑、舍他康唑(可作为从OrthoDematologics商购获得)、硫康唑和噻康唑；三唑抗真菌剂例如氟康唑、伊曲康唑、艾沙康唑、雷夫康唑、泊沙康唑、伏立康唑、特康唑和阿巴康唑、噻唑抗真菌剂(例如阿巴芬净)、烯丙胺抗真菌剂(例如特比萘芬(可作为从诺华消费者健康公司商购获得)、萘替芬(可作为从麦氏制药商购获得)和布替萘芬(可作为LOTRAMIN从默克商购获得)、棘白菌素抗真菌剂(例如阿尼芬净、卡泊芬净和米卡芬净)、水蓼二醛、苯甲酸、环吡酮、托萘酯(例如可作为从MDS Consumer Care,Inc.商购获得)、十一碳烯酸、氟胞嘧啶、5-氟胞嘧啶、灰黄霉素、卤普罗近、辛酸及其任何组合。

可以包括在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的黏度调节剂(用于调整可发泡的组合物的熔融流动指数或黏度)的非限制性例子包括聚乙二醇和聚丙二醇和甘油。

可以包括在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中的添加剂的其它非限制性例子包括脱模剂或润滑剂，例如脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺、甘油酯(乙二醇二硬脂酸酯或甘油单硬脂酸酯)；防结块剂或光滑剂，例如脂肪酸酯、金属硬脂酸盐(例如硬脂酸锌)和蜡；防雾剂，例如表面活性剂)；热稳定剂，例如环氧稳定剂、环氧化大豆油(ESBO，epoxidized soybean oil)、亚麻籽油和向日葵油的衍生物；抗静电剂；发泡剂；抗微生物剂；抗冲改性剂和增强纤维。添加剂可以以各种组合被包括，以例如在特定的最终用途应用中赋予期望的加工特性和/或性能或美学特性。应当注意，添加剂或组分可在本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)中起到多于一种的功能或目的。任何特定添加剂或组分的不同(或特定)官能度可以取决于其物理特性(例如，分子量、溶解度、熔融温度、Tg等)和/或这种添加剂/组分在本发明可发泡的组合物(或本文别处所述泡沫或制品)中的量。例如，聚乙二醇可以在一个分子量下起增塑剂的作用，或者在另一个分子量下起亲水剂的作用(几乎没有增塑效果或没有增塑效果)。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括一种或多种芳香剂。芳香剂的非限制性例子包括：香料、香料提取物、草本提取物、精油、嗅盐、挥发性有机化合物、挥发性小分子、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸异戊酯、丁酸戊酯、戊酸戊酯、乙酸辛酯、月桂烯、香叶醇、橙花醇、柠檬醛、香茅醛、香茅醇、芳樟醇、橙花叔醇、柠檬烯、樟脑、萜品醇、α-紫罗兰酮、侧柏酮、苯甲醛、丁子香酚、异丁子香酚、肉桂醛、乙基麦芽酚、香草、香草醛、肉桂醇、茴香醚、茴香脑、草蒿脑、百里酚、呋喃酮、甲醇、迷迭香、薰衣草、柑橘属、小苍兰、杏花、青叶(greens)、桃子、茉莉、红木、松木、百里香、橡木苔、麝香、香根草、没药树、黑醋栗、佛手柑、葡萄柚、阿拉伯树胶、西番莲、檀香、零陵香豆、柑橘、橙花油、紫罗兰叶、栀子花、红果、依兰树、金合欢(acaciafarnesiana)、含羞草、零陵香豆、木材、龙涎香、水仙花、风信子、水仙、黑醋栗芽、鸢尾、覆盆子、幽谷百合、檀香、香根草、雪松木、橙花油、草莓、康乃馨、牛至、蜂蜜、麝猫香、天芥菜、焦糖、香豆素、广藿香、露莓、地百合素(helonial)、芫荽、多香果、劳丹脂、金合欢(cassie)、醛类、兰花、琥珀、鸢尾草、晚香玉、玫瑰草、肉桂、肉豆蔻、苔藓、苏合香、菠萝、毛地黄、郁金香、紫藤、铁线莲、龙涎香、树胶、树脂、麝猫香、李子、海狸香、麝猫香、没药树、天竺葵、玫瑰紫、长寿花、香辣康乃馨、白松香、苦橙叶、鸢尾、金银花、胡椒、覆盆子、安息香、芒果、椰子、橙皮(hesperides)、海狸香、木犀、橡苔、油桃、薄荷、茴香、肉桂、鸢尾草、杏、鸡蛋花、万寿菊、奥图玫瑰、水仙、妥卢香脂、乳香、琥珀、橙花、香根草、愈伤草、白麝香、木瓜、冰糖、菠萝蜜、蜜瓜、莲花、铃兰、桑葚、苦艾、姜、杜松子、乌药(spicebush)、牡丹、紫罗兰、柠檬、酸橙、木槿、白朗姆、罗勒、薰衣草、香脂(balsamics)、何首乌、木犀、卡罗花(karo karunde)、白兰花、马蹄莲、白玫瑰、毛百合、万寿菊、龙涎香、常青藤、草、三叶胶、留兰香、香紫苏、三角叶杨、葡萄、欧洲越橘(brimbelle)、莲花、仙客来、兰花、甘氨酸、提亚蕾花、野姜花、绿色木樨、西番莲花、蓝玫瑰、月桂油、金合欢(cassie)、非洲万寿菊、安纳托利亚玫瑰、奥弗涅水仙、英式金雀花、英式金雀花巧克力、保加利亚玫瑰、中国广藿香、中国栀子花、卡拉布里亚柑橘、科摩罗岛晚香玉、锡兰小豆蔻、加勒比西番莲、大马士革玫瑰、乔治亚桃、白色圣母百合、埃及茉莉、埃及万寿菊、埃塞俄比亚麝猫香、金合欢(Farnesian cassie)、佛罗伦萨鸢尾、法国茉莉、法国长寿花、法国风信子、几内亚橙、圭亚那wacapua、格拉斯橙叶、格拉斯玫瑰、格拉斯晚香玉、海地香根草、夏威夷菠萝、以色列罗勒、印度檀香、印度洋香草、意大利佛手柑、意大利鸢尾、牙买加胡椒、五月玫瑰、马达加斯加依兰树、马达加斯加香草、摩洛哥茉莉、摩洛哥玫瑰、摩洛哥橡木苔、摩洛哥橙花、迈索尔檀香、东方玫瑰、俄罗斯皮革、俄罗斯胡荽、西西里岛柑橘、南非万寿菊、南非零陵香豆、新加坡广藿香、西班牙橙花、西西里岛酸橙、留尼汪岛香根草、土耳其玫瑰、泰国安息香、突尼斯橙花、南斯拉夫橡木苔、弗吉尼亚州雪松木、犹他州西洋蓍草、西印度红木等及其任意组合。

在一个实施例中或与本文提及的任何其它实施例组合，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括光降解催化剂。光降解催化剂的非限制性例子包括二氧化钛和氧化铁。在该类的一个亚类中，光降解催化剂是二氧化钛。在该类的一个亚类中，光降解催化剂是氧化铁。

在一个实施例中或与本文提及的任何其它实施例组合，泡沫、组合物或可发泡的组合物还包含颜料。在该实施例的一类中，颜料是二氧化钛、炭黑或氧化铁。在该类的一个亚类中，颜料是二氧化钛。在该类的一个亚类中，颜料是炭黑。在该类的一个亚类中，颜料是氧化铁。

在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括至少一种填料。填料可以是一种类型，并且以增强可生物降解性和/或可堆肥性的量存在。在一个或多个实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括至少一种选自由以下组成的组的填料：碳水化合物(糖和盐)、纤维素和有机填料(木粉、木纤维、大麻、碳、煤颗粒、石墨和淀粉)、矿物和无机填料(碳酸钙、滑石、二氧化硅、二氧化钛、玻璃纤维、玻璃球、氮化硼、三水合铝、氢氧化镁、氢氧化钙、氧化铝和粘土)、食品废物或副产物(蛋壳、酒糟和咖啡渣)、干燥剂(例如硫酸钙、硫酸镁、氧化镁、氧化钙)、碱性填料(例如Na₂CO₃、MgCO₃)或这些填料的组合(例如混合物)。在实施例中，乙酸纤维素组合物可以包括至少一种也用作着色剂添加剂的填料。在实施例中，着色剂添加剂填料可以选自：碳、石墨、二氧化钛、遮光剂、染料、颜料、调色剂及其组合。在实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)可包括至少一种也用作稳定剂或阻燃剂的填料。

在实施例中，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)还包含1wt％-60wt％、或5wt％-55wt％、或5wt％-50wt％、或5wt％-45wt％、或5wt％-40wt％、或5wt％-35wt％、或5wt％-30wt％、或5wt％-25wt％、或10wt％-55wt％、或10wt％-50wt％、或10wt％-45wt％、或10wt％-40wt％、或10wt％-35wt％、或10wt％-30wt％、或10wt％-25wt％、或15wt％-55wt％、或15wt％-50wt％、或15wt％-45wt％、或15wt％-40wt％、或15wt％-35wt％、或15wt％-30wt％、或15wt％-25wt％、或20wt％-55wt％、或20wt％-50wt％、或20wt％-45wt％、或20wt％-40wt％、或20wt％-35wt％、或20wt％-30wt％的量的至少一种填料，所有量均基于本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或可发泡的制品)的总重量。

在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，本发明的可发泡的组合物(或本文别处所描述的泡沫或制品)还包含可生物降解的填料。在该实施例的一类中，可生物降解的填料是天然填料。在该实施例的一类中，可生物降解的填料包括大麻、龙舌兰、甘蔗渣、韧皮、黄麻、亚麻、苎麻、洋麻、剑麻、竹或木纤维素纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括韧皮纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括龙舌兰纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括甘蔗渣纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括黄麻纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括亚麻纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括大麻纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括苎麻纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括洋麻纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括竹纤维。在该类的一个亚类中，可生物降解的填料包括木纤维素纤维。

在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，本发明的可发泡的组合物(或本文别处描述的泡沫或制品)可包括两种或更多种具有不同乙酰基取代度的乙酸纤维素。

在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，本发明的可发泡的组合物(或本文别处描述的泡沫或制品)还可包括不同于乙酸纤维素的可生物降解的聚合物。在一个或多个实施例中，可生物降解的聚合物可选自聚羟基烷酸酯(PHA和PHB)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯聚合物(PCL)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸乙二醇酯(PES)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)和共聚物(例如聚琥珀酸丁二醇酯-共-己二酸丁二醇酯(PBSA))、纤维素酯、纤维素醚、淀粉、蛋白质、其衍生物及其组合。在一个或多个实施例中，可生物降解的聚合物选自聚羟基烷酸酯(“PHA”)、聚乳酸(“PLA”)、聚己内酯(“PCL”)、聚琥珀酸丁二醇酯(“PBS”)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(“PBAT”)、纤维素混合酯、纤维素醚、淀粉、蛋白质或其组合。基于泡沫、组合物或可发泡的组合物的总重量，可生物降解的聚合物(除乙酸纤维素之外)以0.1wt％-小于50wt％、或1wt％-40wt％、或1wt％-30wt％、或1wt％-25wt％、或1wt％-20wt％的量存在。

本发明可以使用热挠曲温度来表征。热挠曲温度是在升高的温度下在恒定负荷下材料的抗变形性的量度。例如，ASTM D648和ISO 75都测量测试材料平衡后的测试样品的HDT(热挠曲温度)。简言之，模制具有特定厚度和宽度的测试棒。将测试样品在50％相对湿度(RH)下平衡，然后浸没在油中，在该油中以均匀速率(通常为2℃/分钟)升高温度。负荷被施加到在两端附近支撑的测试棒的中点。将材料棒变形0.25mm时的温度记录为HDT。如本文所描述，HDT通常是对不含发泡剂添加剂的可发泡的组合物测量的，所述可发泡的组合物可描述为可熔融加工的组合物或可发泡的组合物前体。

在一个实施例中或与任何其它实施例组合，可发泡的组合物前体表现出大于80℃的热挠曲温度(HDT)，如在0.45MPa下以1Hz频率在2％伸长率下使用DMA测量的。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，可发泡的组合物前体表现出大于70℃或80℃或90℃的热挠曲温度，如在0.45MPa下以1Hz频率在2％伸长率下使用DMA测量的。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，可发泡的组合物前体表现出大于100℃的热挠曲温度，如在0.45MPa下以1Hz频率在2％伸长率下使用DMA测量的。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，可发泡的组合物前体表现出大于102℃的热挠曲温度，如在0.45MPa下以1Hz频率在2％伸长率下使用DMA测量的。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，可发泡的组合物前体表现出大于105℃的热挠曲温度，如在0.45MPa下以1Hz频率在2％伸长率下使用DMA测量的。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，可发泡的组合物前体表现出大于150℃的热挠曲温度，如在0.45MPa下以1Hz频率在2％伸长率下使用DMA测量的。

本发明的乙酸纤维素泡沫或本发明的可发泡的组合物可以使用玻璃化转变温度来表征。在一个或多个实施例中，本发明的乙酸纤维素泡沫可以使用110℃至180℃或125℃至175℃或130℃至170℃的玻璃化转变温度来表征。对于本发明的目的，玻璃化转变温度是使用差示扫描量热法(DSC，Differential Scanning Calorimetry)测量的。DSC使用TAInstruments Q2000装置完成，其测定聚合物的热转变。为了分析样品，将各样品(4-8mg)密封在铝制DSC盘中，并使用加热-冷却-加热法进行评价。对于第1次加热，将样品以每分钟20℃的扫描速率从23℃加热到250℃，并标记转变。接着，以每分钟20℃的扫描速率将样品从250℃冷却到23℃，并标记转变。最后，将样品以每分钟20℃的扫描速率从23℃再次加热至250℃(第二加热方法)，并标记转变。Tg在第2次加热期间测定，以使水分对样品结果的影响最小化。根据ASTM D3418标记和记录转变。

在另一方面，本发明涉及一种制品。在一个或多个实施例中，本发明的制品包括本发明的乙酸纤维素泡沫、由本发明的乙酸纤维素泡沫制备或由本发明的乙酸纤维素泡沫形成。本发明的制品可以由本发明的可发泡的组合物制备或由本发明的可发泡的组合物形成，或者可以包括由本发明的可发泡的组合物形成或由本发明的可发泡的组合物制备的乙酸纤维素泡沫。因此，在一个或多个实施例中，本发明的制品包括乙酸纤维素泡沫、由乙酸纤维素泡沫制备或由乙酸纤维素泡沫形成，其中泡沫的密度小于0.20g/cm³，平均泡沫泡孔尺寸小于200微米。在一个或多个实施例中，本发明的制品包括由可发泡的组合物制备或由可发泡的组合物形成的泡沫，所述可发泡的组合物包括：(1)乙酰基取代度(DS_Ac)为1.8至2.6的乙酸纤维素；2)2wt％-30wt％的加工助剂；(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，该成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组；和(4)1.5wt％-10.0wt％的物理发泡剂，其中组合物中各组分的比例基于可发泡的组合物的总重量。

本发明的乙酸纤维素泡沫优选是可生物降解的、可堆肥的和可崩解的中的一种或多种的泡沫。如本文所用，术语“可生物降解的”通常是指有机分子的生物转化和消耗。可生物降解性是材料本身的固有特性，并且材料可根据其所暴露的特定条件而表现出不同程度的可生物降解性。术语“可崩解的”是指当暴露于某些条件时，材料物理分解成较小碎片的趋势。崩解取决于材料本身以及所测试制品的物理尺寸和构造。生态毒性衡量材料对植物生命的影响，并根据标准测试方法制定的程序确定材料中重金属的含量。

可生物降解性可以通过一种或多种工业或政府标准来测量或量化，并且如果本发明满足本文所描述的一种或多种定义或标准，则其是“可生物降解的”。例如，在根据法国标准NF T 51-800和澳大利亚标准AS 5810的家庭堆肥条件下，要被认为是“可生物降解的”，材料必须表现出总共至少90％的生物降解(例如，与材料的初始样品相比)，或在参比和测试项目均达到平稳状态后，生物降解至少达到合适参比材料的最大降解的至少90％。在家庭堆肥条件下生物降解的最长测试持续时间为1年。

在其它例子中，在根据ASTM D6400和ISO 17088的工业堆肥条件下，要被认为是“可生物降解的”，当与对照组或绝对值相比时，在整个项目中至少90％的有机碳(或干质量超过1％的量存在的每一组分)在测试期结束时必须转化为二氧化碳。根据欧洲标准ED13432(2000)，在参比和测试项目均达到平稳状态后，材料必须表现出至少90％的生物降解总量，或生物降解为合适参比材料的最大降解的至少90％。在工业堆肥条件下生物降解性的最长测试持续时间为180天。根据的OK biodegradable SOIL(土壤中可生物降解)合格标志和DIN CERTCO的DIN Geprüft在土壤中可生物降解认证规程，在土壤堆肥条件下，要被认为是“可生物降解的”，材料必须表现出总共至少90％的生物降解(例如，与初始样品相比)，或在参比和测试项目均达到平稳状态后，生物降解至少达到合适参比材料的最大降解的至少90％。在土壤堆肥条件下生物降解性的最长测试时间为2年。

在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，乙酸纤维素泡沫或制品是工业可堆肥的或家庭可堆肥的。要被认为是“可堆肥的”，材料必须满足以下四个标准：(1)根据ISO 14855-1(2012)，在高温(58℃)受控堆肥条件下的测试中，材料应通过生物降解要求，这相当于绝对90％的生物降解或相对于对照聚合物的相对90％生物降解，(2)根据ISO16929(2013)，在好氧堆肥条件下测试的材料必须达到90％的崩解；(3)测试材料必须满足ASTM D6400(2012)、EN 13432(2000)和ISO 17088(2012)规定的关于挥发性固体、重金属和氟的所有要求；和(4)该材料不应对植物生长产生负面影响。

在该类的一个亚类中，泡沫或制品是工业可堆肥的。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于6mm的厚度。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于3mm的厚度。在该亚类的一个亚亚类中，制品的厚度小于1.1mm。在该类的一个亚类中，泡沫或制品是可家庭堆肥的。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于6mm的厚度。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于3mm的厚度。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于1.1mm的厚度。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于0.8mm的厚度。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于0.6mm的厚度。在该亚类的一个亚亚类中，泡沫或制品具有小于0.4mm的厚度。

在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，泡沫或制品的厚度小于3mm。

在一个实施例中或与本文提及的任何实施例组合，如说明书中所描述的，根据膜的崩解测试规程，泡沫或制品在12周后表现出大于90％的崩解。

在一个实施例中或与任意其它实施例组合，根据崩解测试规程，如在说明书中或替代性地根据ISO 16929(2013)描述，泡沫或制品在12周后表现出大于30％的崩解。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，根据崩解测试规程，如在说明书中或替代性地根据ISO16929(2013)描述，泡沫或制品在12周后表现出大于50％的崩解。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，根据崩解测试规程，如在说明书中或替代性地根据ISO 16929(2013)描述，泡沫或制品在12周后表现出大于70％的崩解。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，根据崩解测试规程，如在说明书中或替代性地根据ISO 16929(2013)中描述，泡沫或制品在12周后表现出大于80％的崩解。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，根据崩解测试规程，如在说明书中或替代性地根据ISO 16929(2013)描述，泡沫或制品在12周后表现出大于90％的崩解。在一个实施例中或与任何其它实施例组合，根据崩解测试规程，如在说明书中或根据替代性地ISO 16929(2013)描述，泡沫或制品在12周后表现出大于95％的崩解。

在另一方面，本发明涉及一种用于形成泡沫的方法。在这个方面，本发明的方法包括：(a)由可熔融加工的组合物形成熔体，所述可熔融加工的组合物包括(1)乙酸纤维素；(2)加工助剂；和(3)成核剂；(b)向所述熔体中加入至少一种物理发泡剂以形成可发泡的熔体；和(c)在足以由所述可发泡的熔体形成泡沫的条件下使所述可发泡的熔体热膨胀，其中所述条件包括120℃至210℃的熔融温度和20巴至250巴的热膨胀温度。术语“熔体”用于一般性地描述可流动的液体形式的组合物，有时本质上是黏性的，通常是通过将组合物提高至足以促进熔融流动的温度来产生(与例如加入溶剂以形成分散体、悬浮液或溶液相反)。熔体通常是熔融加工以生产熔融成形制品如泡沫所必需的形式。在本文描述组合物为“可熔融加工的”时，旨在包括能够形成熔体的组合物，所述熔体可使用熔融方法(例如挤出)加工成有用的熔融成形制品，包括但不限于型材挤出和片材挤出；注塑；压塑；吹塑；热成型；等等。如本文所用，“熔体温度”旨在指就在热膨胀步骤(c)之前的熔体温度，本文所用的“热膨胀压力”是指进行热膨胀步骤(c)下的压力或可发泡的熔体热膨胀时的压力。在一个或多个实施例中，热膨胀步骤(c)在140℃至190℃的熔融温度和50至170巴的挤出压力下进行。在一个或多个实施例中，本发明的方法包括：(a)形成可熔融加工的组合物的熔体，所述可熔融加工的组合物包含：(1)乙酰基取代度(DS_Ac)在1.8至2.6范围内的乙酸纤维素；2)2wt％-30wt％的加工助剂；和(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，该成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组；(b)向所述熔体中加入至少一种物理发泡剂以形成可发泡的熔体，所述发泡剂优选以基于可发泡的组合物总重量的1.5wt％-10.0wt％的量加入；和(c)在足以由所述可发泡的熔体形成泡沫的条件下使所述可发泡的熔体热膨胀，其中所述条件包括120℃至210℃或140℃至210℃的熔融温度和20至250巴的热膨胀温度。

在本发明方法的一个或多个实施例中，可以使用挤出机来实施该方法；热膨胀步骤(c)可以是挤出步骤，泡沫可以是挤出的泡沫。因此，在一个或多个实施例中，本发明方法的形成步骤(a)可以包括将乙酸纤维素、增塑剂、和物理成核剂在熔融乙酸纤维素的条件下进料至挤出机。在一个或多个实施例中，进料步骤可以包括加入乙酸纤维素和增塑剂作为第一进料，并且单独加入物理成核剂作为第二进料。在一个或多个实施例中，本发明方法的加入步骤(b)可以包括将物理发泡剂注入挤出机中。

上述本发明的例子和任何优选形式仅用作说明，不应以限制性意义用于解释本发明的范围。本领域技术人员可以容易地对上述示例性实施例进行修改，而不脱离本发明的精神。

实例1

为了说明本发明的各个方面和实例，如下文详细阐述的形成各种可发泡的组合物和泡沫。

材料和缩写

乙酸纤维素CA：采购自伊士曼化工公司(可作为产品CA-394-60S从伊士曼商购获得)，具有以下表征：(DS_ac＝2.5；熔点＝230℃-250℃；T_g 188℃-192℃)。样品过滤以从制造中除去纤维/凝胶，或者未过滤。如所示的，样品用Vikoflex 7170(阿科玛(Arkema))稳定或不稳定。

增塑剂(PZ)：三醋精(TA，伊士曼，食品级)或PEG(PEG400(Dow Sentry聚乙二醇400)；以重量百分比计的增塑剂的量示于表2制剂栏中PZ缩写之后。

稳定剂：Vikoflex 7170(阿科马)

物理成核剂(PNA)：滑石(ABT-1000)

物理发泡剂(PBA)：如所示的，CO₂、乙醇、丙酮、异丙醇(Mcmaster-Carr)和乙酸乙酯(伊士曼)

其它添加剂：脂肪酸(2％月桂酸/1％肉豆蔻酸低共熔共混物)

将制剂用以下来增塑：20wt％(TA-20)、15wt％(TA-15)、12.5wt％(TA-12.5)和10wt％(TA-10)的三醋精(TA)，15wt％(PEG-15)和10wt％(PEG-10)的PEG400以及15wt％(TEC-15)的TEC。脂肪酸(FA)也用作添加剂，其中总共3wt％脂肪酸(2％是月桂酸与1％肉豆蔻酸)与10wt％三醋精(TA)(TA-10/FA-3)，未经过滤的CA-394-60S与15wt％三醋精(TA)(TA-15-U)，和未经稳定的(NS，CA-394-60S与15wt％三醋精(TA-15-NS))。BA表示发泡剂。

泡沫形成：(所有百分比都是基于组合物总重量的重量百分比)

CA、增塑剂、稳定剂和(对于某些样品)脂肪酸以如下所示的不同量通过在共旋转40mm双螺杆挤出机中混合并形成粒料而合并。将所得材料进料至Leistritz 27-mm直径双螺杆挤出机中，该挤出机配备有10个加热区和如下表1所示在出口处的4-mm圆棒模具、或1mm片材模具、或1mm环形模具。挤出机条件列于下表1中。设定区域1-4中的温度以提供包括熔融聚合物的熔体，其中所有其它组分完全混合，同时设定区域6-10中的温度使熔融混合物达到所期望的挤出温度。

将表2所示的不同量的物理成核剂(Talc)分开加入双螺杆挤出机中。以所示的特定的速率将下表2中所示的量的物理发泡剂注入挤出机机筒中。挤出所得可发泡的组合物产生直径为10-25mm的泡沫棒样品或厚度为1-5mm的片材样品。

然后分析泡沫样品的密度和平均泡孔尺寸，其中使用分析天平测量密度，其中将样品浸入水中并且使用阿基米德原理测量体积位移。平均泡孔尺寸使用Proscope USB显微镜M2，用M100和M200透镜单元，并使用Proscope HR/HR2软件测量。密度和泡孔尺寸结果列于表2中。

使用Bruker ContourGT光学轮廓曲线仪分析挤出的泡沫片材的表面粗糙度。在片材的一侧上的3个点处测量表面粗糙度数据。使用0.55x放大倍数的物镜，并获得基础粗糙度(RMS)值。

表1-挤出机条件

表2-可发泡的组合物和泡沫

实例2

为了进一步证明本发明的各个方面和实施例，如下文详细阐述的形成各种可发泡的组合物和泡沫。

材料和缩写

乙酸纤维素CA：采购自伊士曼化工公司(可作为产品CA-394-60S从伊士曼商购获得)，具有以下表征：(DS_ac＝2.5；熔点＝230℃-250℃；T_g 188℃-192℃)。样品过滤以从制造中除去纤维/凝胶，或者未过滤。

样品用1wt％的Vikoflex 7170(阿科玛(Arkema))稳定。

增塑剂(PZ)：三醋精(TA，伊士曼，食品级)，以表3的“制剂”栏中数字所示的重量百分比使用

稳定剂：Vikoflex 7170(阿科马)

物理成核剂(PNA)：滑石(ABT-1000)

物理发泡剂(PBA)：如所示的，CO₂、丙烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷和水

CA、增塑剂和稳定剂以如下所示的不同量通过在Leistritz 18mm双螺杆挤出机中混合并形成粒料而合并。将所得材料进料至串联挤出机设备中以制备挤出的泡沫片材。在双螺杆挤出机(ZE 30)中混合物理发泡剂和滑石，随后将熔体转移至单螺杆挤出机(KE60)。在校准器圆筒上拉伸和切割开片材之前，使用环形模具挤出泡沫片材管。挤出温度列于下表3中。挤出所得可发泡的组合物产生厚度为1-5mm的泡沫片材样品。

然后分析泡沫样品的密度和平均泡孔尺寸，其中使用分析天平测量密度，其中将样品浸入水中并且使用阿基米德原理测量体积位移。平均泡孔尺寸使用Proscope USB显微镜M2，用M100和M200透镜单元，并使用Proscope HR/HR2软件或使用扫描电子显微镜(SEM)显影的图像来测量。密度和泡孔尺寸结果列于下表3中。

Claims

1.一种乙酸纤维素泡沫，其中所述泡沫具有小于0.20g/cm³的密度和小于200微米的平均泡沫泡孔尺寸。

2.根据权利要求1所述的泡沫，其中所述泡沫具有0.01至500微米的R_rms表面积粗糙度。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的泡沫，其中所述泡沫具有0.03g/cm³至0.18g/cm³的密度。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的泡沫，其中所述平均泡沫泡孔尺寸为30微米至180微米。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的泡沫，其中所述泡沫还包含基于所述泡沫的总重量2wt％-30wt％的加工助剂。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的泡沫，其中所述泡沫由可发泡的组合物制备，其包含：(1)乙酰基取代度(DS_Ac)在1.8至2.6范围内的乙酸纤维素；(2)2wt％-30wt％的加工助剂；(3)0.5wt％-6.0wt％的成核剂，所述成核剂选自由物理成核剂和化学成核剂及其组合组成的组；和(4)1.5wt％-10.0wt％的物理发泡剂，其中所述组合物中各组分的比例基于所述可发泡的组合物的总重量。

7.根据权利要求6所述的泡沫，其中所述物理发泡剂选自二氧化碳、直链或支化C_1-6烷醇、CH₃COOC_1-3烷基、直链或支化C_3-6烷烃、(C_1-3烷基)₂CO、或其组合。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的泡沫，其中所述泡沫或所述可发泡的组合物中的所述加工助剂是增塑剂，所述增塑剂选自由以下组成的组：三醋精、柠檬酸三乙酯和平均重均分子量为200Da-1000Da的聚乙二醇中的一种或多种。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的泡沫，其中所述成核剂是中值粒度小于2微米的物理成核剂。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的泡沫，其中所述成核剂是物理成核剂，所述物理成核剂选自由滑石、硅酸镁、二氧化硅、氧化镁或其组合组成的组。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的泡沫，其中所述泡沫或可发泡的组合物还包含可生物降解的填料。

12.根据权利要求11所述的泡沫，其中所述可生物降解的填料包括大麻、龙舌兰、甘蔗渣、韧皮、黄麻、亚麻、苎麻、洋麻、剑麻、竹、或木纤维素纤维。

13.根据权利要求11所述的泡沫，其中所述可生物降解的填料是天然填料。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的泡沫，其中所述泡沫或可发泡的组合物包含两种或多种具有不同乙酰基取代度(DS_Ac)的乙酸纤维素。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的泡沫，其中所述泡沫或可发泡的组合物还包含可生物降解的聚合物，所述可生物降解的聚合物选自聚羟基烷酸酯(“PHA”)、聚乳酸(“PLA”)、聚己内酯(“PCL”)、聚琥珀酸丁二醇酯(“PBS”)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(“PBAT”)、纤维素混合酯、纤维素醚、淀粉、蛋白质或其组合。

16.根据权利要求15所述的泡沫，其中基于所述泡沫或可发泡的组合物的总重量，所述可生物降解的聚合物以0.1wt％-50wt％存在。

17.一种制品，其包含根据权利要求1-16中任一项所述的泡沫、由根据权利要求1-16中任一项所述的泡沫制备或由根据权利要求1-16中任一项所述的泡沫形成。

18.根据权利要求17所述的制品，其中所述泡沫或所述制品是可堆肥的或可崩解的一种或多种。

19.根据权利要求17-18中任一项所述的制品，其中所述泡沫或所述制品的厚度小于6mm。

20.一种用于形成泡沫的方法，所述方法包括：

(a)形成可熔融加工的组合物的熔体，所述可熔融加工的组合物包含：(1)乙酸纤维素；(2)加工助剂；和(3)成核剂；

(b)向所述熔体中加入物理发泡剂以形成可发泡的熔体；以及

(c)在足以由所述可发泡的熔体形成泡沫的条件下使所述可发泡的熔体热膨胀，其中所述条件包括120℃至210℃的熔体温度和20巴至250巴的热膨胀压力。