JP2022540619A - 生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物を形成する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、生分解性および再生利用可能ハイブリッド材料組成物を形成する方法に関する。加えて、発明は、そのような方法により取得された生分解性ハイブリッド材料組成物およびそのような組成物の使用に関する。発明は、また、発明にかかる組成物を含むコーティングおよびその使用に関する。特に、本発明は、液体状態のポリメタロキサン－バイオポリマー組成物を提供することと、そのような組成物を硬化させ、ハイブリッド材料を形成することとを含む方法に関する。

Description

本発明は、生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物を形成する方法に関する。加えて、発明は、そのような方法により取得された生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物およびそのような組成物の使用に関する。発明は、また、発明にかかる組成物を含むコーティングに関する。

食料品、化粧品、薬品などの包装など、多くの用途において、バリア性が要求される。適切なバリア性により、光、酸素および湿気から包装内の製品が保護され、汚染が阻止される。さらに、包装外への製品の望ましくない浸出が、バリア性により阻止される。

現在、多層または複合膜の構造を使用することにより、要求されるバリア性が得られている。アルミニウムまたはブリキなどの金属、ガラス、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴまたはＰＶＤＣなどのポリマー、および蒸発した金属薄膜または酸化膜またはその組合せを備えたポリマーなどの材料が、これらの構造の構成要素として一般に採用されている。

金属およびガラスと比較して、ポリマーは、軽量であることと、要求される材料の量が少ないこととが利点である。また、特に生態系への懸念のため、バイオベースの再生利用可能ポリマーの重要性が非常に高まっている。しかしながら、ポリマーの構造およびガス透過性および透湿性のため、ポリマーは、一部の用途、例えば高湿度および高温条件において、必要とされる非常に高いバリア性要求を満たすことができない。これは、バイオベースの再生利用可能ポリマーに特に当てはまる。

ポリマーのバリア性を向上させるため、ポリマーは、他の材料と組み合わせて、例えば、アルミニウム、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素の薄膜を用いて、よく使用される。しかしながら、これらを利用する場合でも、特に再生可能資源ベースのポリマーに関して、透過度は、多くの用途において極めて高くなり続けている。

多くの特許において、多層構造が要求されることで適切なバリア性を実現する発明が開示されている。これらの多層構造には、例えば金属および／または酸化金属バリア膜、生分解性および非生分解性の両ポリマー膜、および有機／無機複合膜が含まれる。

また、バイオポリマーの性質がポリシロキサンで修飾された、ハイブリッド材料組成物が知られている。特許ＵＳ２００１／００５６１９７Ａ１には、１つまたは複数のケイ素化合物の加水分解縮合により取得できるｏｒｍｏｃｅｒ、それらの生産方法、およびそれらの使用に関する発明が記載されている。ＯＲＭＯＣＥＲという名前は、「ＯＲｇａｎｉｃａｌｌｙ ＭＯｄｉｆｉｅｄ ＣＥＲａｍｉｃｓ」の略語である。無機酸化物成分と有機官能性シランとの加水分解重縮合は、既知の方法であり、傷防止コーティング材料を生産し、良好なバリア性を実現する（例えば、ＤＥ３８２８０９８Ａ１）。

特許公報ＪＰ２０１１１９５８１７（Ａ）には、ポリ乳酸のシランカップリング処理で前駆体を形成し、前駆体をアルコキシシランと反応させた後に、ハイブリダイゼーションが実施されることにより取得されるポリ乳酸／シリカベースのハイブリッド材料が提示されている。ＵＳ公報２０１９０６２４９５（Ａ１）には、ポリエステルおよびシランを有機溶剤に溶解させ、シラン分子をポリエステルと反応させる、および／または互いに縮合させることにより、シラン変性ポリエステル混合物を生産する方法が記載されている。

特許公報ＵＳ２０１１３１３１１４（Ａ１）においては、ポリ乳酸がアミノおよび／またはエポキシ変性ポリシロキサンと混合される方法が提示されている。組成物は、溶解状態で生産される。公報ＵＳ２０１１３１３１１４（Ａ）には、多糖をシラン溶液（シラン、メタノール、ＨＣｌおよび水）を含む抗菌剤と反応させることにより、多糖グラフトポリマーを作成する方法が提示されている。

更なる先行技術が、ＪＰ２００７０７６１９２およびＣＮ１０５９０７０９８に提示されている。

本発明は、先行技術の問題の少なくともいくつかを解決することを目的とする。

本発明の目的は、例えば、食品、化粧品などの包装に適した良好なバリア性を有する、環境に優しい、生分解性または再生利用可能コーティング構造を生産することである。本発明の方法により生産された材料は、均質の化学組成または構造を有し、場合によっては透明でさえある。

従って、本発明は、バイオポリマーとメタロキサンプレポリマーとの混合により液体状態のポリメタロキサン－バイオポリマー組成物を形成し、その後、組成物を硬化させてハイブリッド材料を形成することにより取得される、新しい種類の生分解性または再生利用可能化学組成物を提供する方法に関する。メタロキサンプレポリマーは、バイオポリマーの存在下での対応するモノマーの加水分解および縮合重合により液体状態に調製される、またはバイオポリマーと混合される既製のプレポリマーとして提供される。

少なくとも部分的に縮合されたプレポリマーと、バイオポリマーとを混合し、プレポリマーをバイオポリマーと反応させることにより、メタロキサン－バイオポリマー組成物が形成される。結果として、一般に、ホモ相（ｈｏｍｏｐｈａｓｉｃ）の材料が得られる。

従って、実施形態において、修飾ポリメタロキサンプレポリマーが形成され、バイオポリマーと反応することで、新しい種類のハイブリッド材料組成物が得られる。

加えて、本発明は、上述の方法により取得された組成物およびそのような組成物の使用に関する。本発明は、また、発明にかかる組成物を含むコーティングに関する。

特に、本発明は、独立請求項に記載されていることにより特徴付けられる。いくつかの具体的な実施形態は、従属請求項で定義される。

本発明を使用することで、いくつかの利点が得られる。とりわけ、発明の方法により、生分解性またはリサイクル性と結合した良好なバリア性を有する、生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物が得られる。発明により、ガス透過性および透湿性を抱えるポリマー構造の問題も解決する。本発明の材料組成物は、一般にホモ相であり、場合によっては透明でさえある。材料組成物は、自立する膜および／または物体の形をとり、例えば様々なマイクロセルロースおよび粘土組成物用の接着剤の役割も果たすことができる。材料は単層としての使用に適しているため、多層構造は必要ない。また、マイクロプラスチックに関する問題が回避できる。

本発明の材料組成物は、硬い包装材料および柔らかい包装材料のそれぞれに対する、比較的薄いバリアコーティング層としての使用に適している。バイオベースで、生分解性があり、再生利用可能および／または堆肥化可能な基質に本発明の組成物を施すことにより、本発明は、循環型経済に沿った包装全体のリサイクル性を確保する。

一実施形態において、本発明によれば、単分子層の形でさえバリアとして使用できる、均質な材料が得られる。更なる実施形態において、材料は、自立する単分子層の形でバリアとして使用できる。別の更なる実施形態によれば、材料は、金属層のない単分子層の形でバリアとして使用できる。従って、本発明のバリア材料は、単分子層として、すなわち、唯一の層として使用されても、すなわち、通常、金属層を含む多層構造なしでも、十分なバリア性を発揮する。

本発明の方法により生産されたバリアコーティングは、従来のコーティング技術（スプレー、ブラッシング、ローリングなど）で施すことができる。一般に、シンプルな方法が好適であり、物理的な気化の技術は必要ない。

発明のいくつかの実施形態にかかる、シロキサンプレポリマー（試料１）、シロキサンプレポリマーとバイオポリマーとの反応混合物（試料２）、およびシロキサンとバイオポリマーとの反応混合物（試料３）のゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定を示す。 発明のいくつかの実施形態にかかる、シロキサンプレポリマー（試料１）、シロキサンプレポリマーとバイオポリマーとの反応混合物（試料２）、およびシロキサンとバイオポリマーとの反応混合物（試料３）のゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定を示す。 発明のいくつかの実施形態にかかる、シロキサンプレポリマー（試料１）、シロキサンプレポリマーとバイオポリマーとの反応混合物（試料２）、およびシロキサンとバイオポリマーとの反応混合物（試料３）のゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定を示す。

本文脈において、用語「メタロキサンプレポリマー」は、バイオポリマーと反応可能な少なくとも１つの官能基を有する、部分的にまたは完全に縮合されたメタロキサンポリマーに関し、ポリマーは、オリゴマーまたはモノマーの有機残渣またはセグメントを更に含んでもよい。

本文脈において、用語「液体状態」には、溶液も含まれる。従って、本発明によれば、材料が、液体それ自身である、材料をその融解温度を超えて加熱することにより得られる溶解物である、または媒体に、好ましくは溶媒に溶解される、または少なくとも分散される場合、材料は液体状態にある。

以下、用語「プレポリマー溶液」および「バイオポリマー溶液」は、それぞれプレポリマーの液体状態およびバイオポリマーの液体状態を記載する際に一般に使用される。これらの文脈において、溶液という用語には、上述のあらゆる種類の液体状態が含まれる。

本発明のハイブリッド材料は、無機種と有機種との相互作用に基づいている。材料において、メタロキサンプレポリマーおよびバイオポリマーは、互いに共有結合するなど、化学結合を形成することにより反応する。

本発明において、用語「ホモ相」は、異なる材料に機械的に分離できない、全体的に均一な組成の材料を表す。

本発明は、バイオポリマーとメタロキサンプレポリマーとを混合することにより液体状態のポリメタロキサン－バイオポリマー組成物を形成し、その後、組成物を硬化させてハイブリッド材料を形成することにより形成される、新しい種類の生分解性または再生利用可能化学組成物を形成する方法に関する。

一実施形態によれば、材料組成物におけるバイオポリマーとメタロキサンプレポリマーとの重量比は、１：９９～９９：１、例えば１０：９９または９９：１０または２０：８０または８０：２０または３０：７０または７０：３０または５０：５０である。

本発明の方法は、それぞれ液体状態であるメタロキサンプレポリマーとバイオポリマーとを混合することを含む。バイオポリマーと、少なくとも部分的に縮合されたプレポリマーとを混合し、プレポリマーをバイオポリマーと反応させることにより、液体状態のメタロキサン－バイオポリマー組成物が形成される。結果として、一般にホモ相である材料が得られる。

一実施形態によれば、取得された液体状態のメタロキサン－バイオポリマー組成物は、液体、溶液またはゲルである。好ましくは、本発明の組成物は、透明、すなわち、透明な液体、透明な溶液または透明なゲルである。

本方法の第１段階において、バイオポリマーを、液体状態にする。一実施形態によれば、これは、少なくとも基本的には、バイオポリマーを溶媒に溶解させることにより、実施される。

好ましくは、バイオポリマーは水溶性ポリマーであり、好適な実施形態によれば、バイオポリマーの液相は、水溶液として提供される。従って、有機溶剤は必要ない。

別の実施形態によれば、水性溶媒、有機溶剤または溶媒混合液などの、水以外の溶媒が使用できる。

一実施形態によれば、バイオポリマー水溶液は、好ましくは丸底フラスコにおいて、室温で撹拌することにより、バイオポリマーとＤＩ水とを混合することにより調製される。撹拌時間は異なってもよく；典型的に１時間未満、好ましくは３０分未満、例えば約１５分である。次に、混合物は、約５０～１００°Ｃ、例えば約９０°Ｃの温度まで好ましくは徐々に加熱され、典型的に１時間未満、典型的に３０分未満、そこで保持される。一旦透明な溶液が取得されれば、熱い混合物は、例えば２５ミクロンのフィルターを使用することにより濾過される。

別の実施形態によれば、バイオポリマーを含む液相は、溶解物として提供される。溶解物は、典型的に約８０～１００°Ｃの油浴で丸底フラスコ内のバイオポリマーをその融解温度を超えて加熱することにより取得される。本発明で使用されるバイオポリマーの融解温度は、典型的に８０～３００°Ｃの範囲内、好ましくは８０～１７０°Ｃの範囲内、もっとも好ましくは８０～１００°Ｃの範囲内である。

バイオポリマーは、農産物原料、脂肪酸、および有機廃棄物などの再生可能資源から生産される材料である。生分解性ポリマーは、微生物、二酸化炭素法、メタン処理および／または水処理にさらされたときに、劣化し、完全に分解する材料として定義される。多くのバイオベースポリマーは生分解性であるが、非分解性のバイオベースポリマーも存在する。さらに、全ての生分解性ポリマーがバイオベースであるわけではなく、油性の生分解性ポリマーも存在する。

天然のバイオベースポリマーは、タンパク質、核酸、および多糖など、天然に見つかる種類のバイオベースポリマーである。ポリマーの生体材料は、それらの分解形態によって、加水分解で分解可能なポリマーおよび酵素的に分解可能なポリマーに分類できる。本発明を考慮すると、生分解性ポリマーが好適であり、バイオベースの生分解性ポリマーが最も好適である。

バイオベースポリマーは、３つの主要な方法で生産できる：（１）天然のバイオベースポリマー（例えば、澱粉）を部分的に修飾する、（２）発酵／従来の化学によりバイオベースのモノマーを生産し、続いて重合（例えば、ポリ乳酸）する、および（３）細菌（例えばポリヒドロキシアルカノエート）によりバイオベースポリマーを直接生産する。

本発明の生分解性ポリマーは、例えば農業残渣、廃棄物および作物に由来するが、場合によっては油性の生分解性ポリマーも使用できる。バイオベースの材料は、例えば、アルコール、有機酸、アルケンなどの異なる成分から成る、モノマー由来のポリマーでもよい。

好適な実施形態によれば、本方法で使用されるバイオポリマーは、末端ＯＨ基および／または二重結合を示す。

本文脈において、用語「生分解性（の）」は、バイオポリマーまたはハイブリッド材料組成物などの材料と関連して使用された場合、特にその有機部分に利用された場合、細菌または真菌またはその両方などの、微生物の作用により分解（崩壊）可能な材料という従来の意味を有する。分解は、好気性過程および嫌気性過程を経る可能性があり、最後に、典型的に有機材料から二酸化炭素が発生する。生分解は、一般に、水の存在下で生じる。有機物の生分解は、周囲の環境の温度およびｐＨに影響を受ける可能性があり、完了まで数日から数カ月、更に数年かかるかもしれない。

実施形態において、本材料は、生分解性または再生利用可能またはその両方である。実施形態において、ハイブリッド材料の有機部分は、典型的に生分解性であり、典型的に再生使用できる非有機部分の回収を可能にする。有機部分の生分解性の程度により、非有機部分も少なくとも部分的に再生使用できる。

「リサイクル性」は、収集され、典型的に分類され、リサイクリング過程の流れに集約され、最終的に、新しい製品の生産に使用できる原料になる、材料の能力を表す。

本発明の一実施形態によれば、バイオポリマーは、酢酸セルロース（ＣＡ）などのセルロースエステル、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ）、ニトロセルロース（ＣＮ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース混合エステル、カルボメチルセルロースナトリウムなどの他のイオン性水溶性セルロース、他の非イオン性セルロース、結晶セルロース（ＭＣＣ）、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）；またはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）；バイオポリブチレンサクシネート（ＢｉｏＰＢＳ）；ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）；ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）；ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシバレレート）（ＰＨＢＶ）；ポリ乳酸またはポリラクチド（ＰＬＡ）；ポリグリコール酸またはポリグリコリド（ＰＧＡ）；澱粉；キトサン；キシラン；リグニンなどの、生分解性ポリマー材料、または先行のポリマー材料の２つのまたはそれ以上の組合せである。

本発明の別の実施形態によれば、バイオポリマーは、ポリ（ブチレンアジペート）（ＰＢＡ）、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリ（ブチレンサクシネート）（ＰＢＳ）、ポリ（ブチレンサクシネートアジペート）（ＰＢＳＡ）、ポリ（ブチレンセバケート）（ＰＢＳＥ）、ポリ（エチレンアジペート）（ＰＥＡ）、ポリ（エチレンサクシネート）（ＰＥＳ）、ポリ（エチレンサクシネートコアジペート）（ＰＥＳＡ）、ポリ（エチレンセバケート）（ＰＥＳＥ）、ポリ（オルトエステル）（ＰＯＥ）、ポリホスファゼン（ＰＰＨＯＳ）、ポリ（プロピレンサクシネート）（ＰＰＳ）、ポリ（テトラメチレンアジペート）（ＰＴＡ）、ポリ（テトラメチレンサクシネート）（ＰＴＭＳ）、ポリ（テトラメチレンセバケート）（ＰＴＳＥ）、ポリ（トリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリ酸無水物、ポリ（ブチレンサクシネートコラクチド）（ＰＢＳＬ）、ポリ（ブチレンサクシネートコテレフタレート）（ＰＢＳＴ）、ポリブチレンアジペートコテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリメチレンアジペート／テレフタレート（ＰＴＭＡＴ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＯＨ、ＰＶＡ、またはＰＶＡｌ）、ポリジオキサノン（ＰＤＳ）、ポリグリコリドまたはポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）および／またはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの、化石ベースのポリマー材料である。

好適な実施形態によれば、バイオポリマーは、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリラクチド、ポリグリコール酸、ポリグリコリド、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、およびその組合せからなる群より選択される。

一実施形態によれば、バイオポリマーは、ポリエステルである。好ましくは、ポリエステルは、ポリ乳酸、ポリラクチド、ポリグリコール酸、ポリグリコリド、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、およびその組合せからなる群より選択される。ポリエステルは、水に溶解しにくい。そのため、好適な実施形態によれば、ポリエステルは、溶解物として使用される。

別の実施形態によれば、ポリエステルは、好ましくは有機溶剤などの水以外の溶媒を使用することにより、液体状態で使用できる。

一実施形態によれば、本発明におけるバイオポリマーのコンセプトは、バイオポリマーから生じうる、またはバイオポリマーの成分として作用する、バイオ－モノマー、ダイマーおよびオリゴマーも含む。一例として、Ｌ－ラクチドが挙げられる。

本発明において、１つまたは複数の異なるバイオポリマーが使用されてもよい。例えば、２つの異なるバイオポリマー溶液を混ぜ合わせることができる。１つより多くのバイオポリマー溶液が使用される場合、溶液は、室温で撹拌することによりメタロキサンプレポリマーと混合する前に、通常、混ぜ合わされる。

一実施形態によれば、ポリエステルにより形成されたバイオポリマー溶液は、セルロースまたはリグニンバイオポリマーに基づくバイオポリマー溶液などの、他のバイオポリマー溶液と混ぜ合わされる。ポリエステルバイオポリマーにセルロースまたはリグニンバイオポリマーを追加することにより、ポリエステルの力学的特性および熱安定性を向上させることができる。

本方法で使用されるメタロキサンプレポリマーは、対応するモノマーの加水分解および縮合重合により液体状態に調製される。メタロキサンプレポリマーは、プレポリマーとバイオポリマーとの混合物に既製のプレポリマーとして供給できる。また、プレポリマーは、バイオポリマーの存在下、すなわち、ｉｎ ｓｉｔｕで、液体状態に調製できる。

従って、本方法の次の段階は、液体状態のメタロキサンプレポリマーまたはメタロキサンを提供することである。メタロキサンモノマーは、バイオポリマーの液相にそのまま追加されてもよい。液体状態のバイオポリマーにメタロキサン溶液またはメタロキサンモノマーを追加する場合、メタロキサンプレポリマーは、液体状態のバイオポリマー、例えばバイオポリマー溶液でｉｎ ｓｉｔｕで形成される。

上述のように、液体状態のバイオポリマーは、液体そのもの、材料をその融解温度を超えて加熱することにより得られる溶解物、または溶液であってもよく、すなわち、媒体に、好ましくは溶媒に溶解され、または少なくとも分散されていてもよい。

一実施形態によれば、メタロキサン溶液は、室温で、典型的に１時間未満、例えば約１５分、１つのまたはいくつかの異なるメタロキサンモノマーを混合することにより形成される。混合物は、例えば１－プロパノールで希釈できる。

別の実施形態によれば、メタロキサンプレポリマーは、室温で、典型的に１時間未満、例えば１５分、１つのまたはいくつかの異なるメタロキサンモノマーを混合することにより形成される。典型的に、触媒が追加され、撹拌は数時間続けられる。混合物は希釈できる。

また、異なるプレポリマーが使用でき、プレポリマー溶液は、好ましくはバイオポリマーと混合するのに先立って、混ぜ合わされる。別の実施形態によれば、更なるプレポリマー溶液を、すでに混合されたプレポリマー－バイオポリマー組成物に追加できる。

本発明の方法は、バイオポリマーをポリメタロキサンプレポリマーと混合することを含む。一実施形態によれば、ポリメタロキサンプレポリマー、メタロキサン溶液または液体状態のメタロキサンモノマーが、液体状態のバイオポリマー、すなわち、バイオポリマー液体、溶解物または溶液に徐々に追加される。好ましくは、液相は、ポリメタロキサンプレポリマーの追加または形成中、撹拌され、特に勢いよく撹拌される。

一実施形態によれば、メタロキサンプレポリマーとバイオポリマーとの混合物は、室温で撹拌できる。別の実施形態によれば、撹拌は、約６０～１００°Ｃ、例えば約８０～９０°Ｃの昇温で実行される。

一実施形態によれば、バイオポリマーの液相にポリメタロキサンプレポリマー、メタロキサン溶液またはメタロキサンモノマーを徐々に追加することにより、コロイド溶液が形成される。

ポリメタロキサンプレポリマーは、対応するモノマーの加水分解および縮合重合により液体状態に形成されるポリマーであり、－金属－Ｏ－単位を繰り返すことにより形成されたメタロキサン骨格を有するポリマーが取得できる。プレポリマーの分子量などの性質は、加水分解および縮合条件により制御される。典型的に、生産されたプレポリマーの分子量、すなわち、重量平均モル質量は、標準ポリスチレンに対して、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）により測定され、１０００～１０００００ｇ／ｍｏｌ、特に２０００～２００００ｇ／ｍｏｌである。条件を変化させることにより、線形構造、より分岐した構造、および分岐した構造などの、異なる構造が形成される。プレポリマーの縮合度も、適正水準に調整できる。

一実施形態によれば、ｐＨおよび温度条件を使用して、プレポリマーの性質に影響を与えることができる。一般に、アルカリ性条件は、加水分解より縮合を好む。ｐＨ条件および温度を変更することにより、メタロキサン化合物の構造およびその反応性を「操作する」ことが可能である。例えば、より多くのＯＨ基を構造に導入し、化合物の反応性を上昇させることができる。ｐＨおよび温度の調整は、メタロキサン構成要素とバイオポリマーとの結合に先立って、結合中または結合後に、実施できる。

一実施形態によれば、ポリメタロキサンプレポリマーは、シロキサン、ゲルマノキサン、アルミノキサン、チタノキサン、ジルコノキサン、フェロキサンおよびスタノキサンプレポリマーからなる群より選択され、対応するモノマーを加水分解し、少なくとも部分的に縮合させることにより形成される。

一実施形態によれば、対応するモノマーの少なくとも２０ｍｏｌ％、特に少なくとも４０ｍｏｌ％、例えば５０～９９ｍｏｌ％が、加水分解および縮合され、ポリメタロキサンプレポリマーを形成する。

対応するモノマーの加水分解および縮合は、酸性、アルカリ性または中性条件で実施される。

好適な実施形態によれば、加水分解および縮合は、酸、好ましくは有機酸の存在下で実施される。

更に好適な実施形態によれば、有機酸は、モノマー有機酸を含み、バイオポリマーは、これらのモノマー有機酸を使用して、少なくとも部分的にメタロキサンプレポリマーと結合される。従って、有機酸は、ポリマー骨格に結合してもよく、有害な酸は遊離したままではない。

なお更なる好適な実施形態によれば、使用される有機酸は、多官能性、特に二官能性である。そのような酸は、その両端からプレポリマーおよび／またはバイオポリマーと反応できる。好ましくは、有機酸は、少なくともバイオポリマーの末端基と反応可能な基を有する。

一実施形態によれば、有機酸モノマーは、メタロキサンポリマーに対応するモノマーと反応し、それにより、形成されたメタロキサンプレポリマーの一部になる。

従って、一実施形態によれば、プレポリマーは、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸およびホウ酸を含む、無機酸からなる群、または乳酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、シュウ酸、尿酸、イタコン酸、フマル酸、コハク酸、グルコン酸、グルタミン酸、リンゴ酸、マレイン酸、２，５－フランジカルボン酸、３－ヒドロキシプロピオン酸、グルカル酸、アスパラギン酸、レブリン酸およびその組合せを含む、有機酸からなる群より選択された酸の存在下で形成される。

好適な実施形態によれば、プレポリマーは、二官能性酸からなる群、特に、硝酸、リン酸、硫酸、乳酸、クエン酸、シュウ酸、フマル酸、コハク酸、グルコン酸、グルタミン酸、リンゴ酸、マレイン酸、２，５－フランジカルボン酸、３－ヒドロキシプロピオン酸、グルカル酸、アスパラギン酸、レブリン酸およびその組合せを含む、二官能性酸からなる群より選択された酸の存在下で形成される。

好ましくは、二官能性酸は、レブリン酸、コハク酸、リンゴ酸およびその組合せからなる群より選択される。レブリン酸、コハク酸およびリンゴ酸は、ヒドロキシル基およびカルボキシル基の両方を有する二官能性酸である。そのため、これらの酸は、２つの異なる種類の好適な官能基を通じて効率良く反応し、生産された分子／（プレ）ポリマーの性質を変化させることができる。

一実施形態によれば、希釈された酸は、０～７、好ましくは１～６、もっとも好ましくは２～３の範囲内のｐＨを有する。

１つまたは複数の有機酸は、同時に使用できる。一実施形態によれば、少なくとも１つの有機酸は、二官能性である。別の実施形態によれば、少なくとも２つの、例えば２つ～４つの有機酸は、二官能性である。更なる実施形態によれば、二官能性酸または複数の二官能性酸は、１つまたは複数の単官能酸と組み合わせて使用される。

一実施形態によれば、有機酸の少なくとも５０ｍｏｌ％は、二官能性である。

好適な実施形態によれば、上記の酸の存在下で形成されたプレポリマーは、ポリシロキサンを含む。

メタロキサンプレポリマーは、２０～９０°Ｃの温度で典型的に形成される。縮合に先立って生じる加水分解は、溶液の温度およびｐＨを調整することにより、更に限定できる。従って、メタロキサンモノマーの重合度は、反応条件の温度およびｐＨで調整できる。典型的に、温度は２０～８０°Ｃの範囲内であり、ｐＨは１～５、例えば１．５～４の範囲内である。別の実施形態によれば、ｐＨは８～１２の範囲内である。

一実施形態によれば、本発明の方法は、バイオポリマーの存在下でのポリメタロキサンプレポリマーのｉｎ ｓｉｔｕ形成を含む。従って、本方法は、バイオポリマーを１つまたは複数のメタロキサンモノマーと結合させ、コロイド溶液を形成するステップを含んでもよい。

実施形態によれば、バイオポリマーとの混合に先立って、またはバイオポリマーの存在下の、いずれかで使用され、プレポリマーを形成するメタロキサンモノマーは、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）、ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＥＳＥ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＳ）および（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）、およびその組合せからなる群より選択される。

別の実施形態によれば、バイオポリマーとの混合に先立って、またはバイオポリマーの存在下の、いずれかで使用され、プレポリマーを形成するメタロキサンモノマーは、トリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルジエトキシビニルシラン、１，２－ビス（トリエトキシシリル）エタン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ｎ－ブチルトリエトキシシラン、ｎ－オクタデシルトリエトキシシラン、アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、フェナントレン－９－トリエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ジフェニルシランジオール、１，２－ビス（トリメトキシシリル）メタン、１，２－ビス（トリメトキシシリル）エタン、エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、１－（２－（トリメトキシシリル）エチル）シクロヘキサン－３，４－エポキシド、（ヘプタデカフルオロ－１，１，２，２－テトラ－ヒドロデシル）トリメトキシシラン、トリメトキシ（３，３，３－トリフルオロプロピル）シラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ－パーフルオロデシルトリメトキシシラン、グリシジルメタクリレートおよびその混合物からなる群より選択される。これらは、単独で、互いに組み合わせて、または上述のメタロキサンモノマーと共に使用できる。

一実施形態によれば、メタロキサンモノマーの少なくとも一部は、官能基を有するモノマーである。モノマーの、好ましくは少なくとも５０ｍｏｌ％、好ましくは少なくとも７０ｍｏｌ％、より好ましくは少なくとも９０ｍｏｌ％は、官能基を有する。

一実施形態によれば、メタロキサンモノマーの、少なくとも５０ｍｏｌ％、好ましくは少なくとも７０ｍｏｌ％、より好ましくは少なくとも９０ｍｏｌ％は、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）、ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＥＳＥ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＳ）および（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）およびその組合せからなる群より選択される。

一実施形態によれば、全てのメタロキサンモノマーは、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）、ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＥＳＥ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＳ）および（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）およびその組合せからなる群より選択される。

一実施形態によれば、メタロキサンモノマーは、少なくとも１つの二脚（ｄｉｐｏｄａｌ）モノマー、好ましくはＢＴＥＳＥシランモノマーを常に含む。ビスシリル官能シランとして、ＢＴＥＳＥは、６つの加水分解性基を有し、それゆえ、三官能性類似体および四官能性類似体より多く架橋結合できる。取得された架橋部位は、例えばより良好なバリア性をもたらしうる。加えて、ＢＴＥＳＥのユニークな構造は、粘着性および耐候性を向上させることができる。一実施形態によれば、メタロキサンモノマーの、少なくとも２０ｍｏｌ％、好ましくは少なくとも５０ｍｏｌ％は、ＢＴＥＳＥモノマー種のものである。

一実施形態によれば、ＧＰＴＭＳは、メタロキサンモノマーとして使用できる。ＧＰＴＭＡは、特に粘着促進用添加物として採用されるエポキシ官能シランであり、別個のプライマーが不要になる。ＧＰＴＭＳは、そのエポキシ基経由で様々に反応する可能性がある。更なる実施形態によれば、ＧＰＴＭＳは、ＡＰＴＥＳと結合でき、樹脂ベースの材料が形成される。

別の実施形態によれば、ＭＴＭＳは、単独で、または他のメタロキサンモノマーと共に使用できる。ＭＴＭＳは、その高い反応性のため、最も一般的なアルコキシ架橋剤の１つである。反応は、通常、酸触媒または塩基触媒の存在下で、求核置換により進む。アルコキシドは、シラノールと直接反応する、または水と反応してシラノールが生産される。新たに形成されたシラノールは、他のアルコキシドと反応、または自己縮合して、シロキサン結合および水を生産できる。酸触媒が使用されるとき、アルコキシシランのプロトン化により、脱離基の反応性が上昇する。塩基触媒が使用されるとき、シラノールの脱プロトン化により、反応性シロネート（ｓｉｌｏｎａｔｅ）アニオンが形成される。酸触媒および塩基触媒は、それぞれ、本発明において使用され、様々な分子量でプレポリマーを調製できる。ＭＴＭＳは、標準的な有機溶剤との混和性が高い。

一実施形態によれば、ＰＴＭＳは、単独で、または他のメタロキサンモノマーと共に使用できる。ＰＴＭＳは、優れた熱安定性を示して系に柔軟性をもたらすフェニル基を含む。３つ全てのアルコキシ基は加水分解でき、丈夫で疎水性の高い材料が取得できる。ＰＴＭＳは、ポリマー溶解物の粘性を減少させるため、昇温で処理されるポリマーに特に適している。

一実施形態によれば、ＡＰＴＥＳは、単独で、または他のメタロキサンモノマーと共に使用できる。ＡＰＴＥＳは、幅広い用途で使用される多用途のアミノ官能性の結合剤であり、無機性基質と有機ポリマーとの優れた結合が得られる。分子のケイ素含有部分は、基質への強い結合をもたらす。一級アミン官能基は、いくつかの熱硬化性樹脂、熱可塑性物質、およびエラストマー材料と反応する。本発明において、ＡＰＴＥＳは、バイオポリマーに適した部位と反応する。ＡＰＴＥＳのアミン基は、例えばバイオポリマーのカルボニル基、またはリグニンの遊離フェノール性ヒドロキシル基のオルト位と反応できる。

１種類のみのメタロキサンモノマーまたは２つまたはそれ以上の異なるメタロキサンモノマーの混合物が使用できる。好ましくは、メタロキサンプレポリマーは、少なくとも２つの異なるメタロキサンモノマーを含むメタロキサンモノマーの混合物から形成される。

メタロキサンモノマーの組合せにより、取得されるハイブリッド材料の構造（線形または分岐）が定義される。

本発明の一実施形態によれば、メタロキサンプレポリマーに加えて、対応するダイマーまたはモノマーが、組成物において使用できる。ダイマーは、標準ポリスチレンに対して、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定され、典型的に５００～２０００ｇ／ｍｏｌの分子量、すなわち、重量平均モル質量を有する。

好適な実施形態によれば、バイオポリマーは、本発明の方法中、メタロキサンプレポリマーと化学的に結合、特に架橋結合される。これは、プレポリマーを、反応基を含むように修飾することにより実現する。

好適な実施形態によれば、本発明のメタロキサンプレポリマーは、シランモノマーの加水分解性基を加水分解し、続いて、縮合過程によりそれを少なくとも部分的に更に重合させることにより形成されるシロキサンプレポリマーである。

本発明のハイブリッド材料組成物は、硬化段階により、ポリメタロキサン－バイオポリマー組成物から取得される。

硬化段階は、メタロキサンプレポリマーとバイオポリマーとを科学的に結合させることにより、ポリマーハイブリッド材料組成物を強化または硬化させる化学反応である。硬化段階は、例えば熱、放射線、電子ビームまたは化学添加物により開始できる。

一実施形態によれば、硬化段階は、組成物の温度を上昇させる、組成物に触媒を追加する、または組成物のｐＨを調整することにより、または前記選択肢の２つのまたは全てを組み合わせることにより実施される。

一実施形態によれば、触媒は、組成物の硬化段階で使用される。好ましくは、使用される触媒組成物は、マグネシウムイソプロポキシド、カルシウムイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、チタンイソプロポキシド、ジルコニウムイソプロポキシド、チタンアセチルアセトネート、チタンブトキシド、乳酸アルミニウム、乳酸鉄および乳酸亜鉛などの金属アルコキシド、または非金属アルコキシド、または酸化亜鉛、酸化チタンおよび酸化スズなどの酸化物、または亜鉛オクトエート（ｏｃｔｏａｔｅ）、ゲルマニウムオクトエート、鉄オクトエートおよびスズオクトエートなどの非金属オクトエート錯体を含む。

一実施形態によれば、本発明の方法は、混ぜ合わされた１つまたは複数のバイオポリマー溶液を形成すること、メタロキサンプレポリマー溶液を形成すること、およびバイオポリマー溶液とメタロキサン溶液とを混ぜ合わせること、続いて、取得された組成物を硬化させることを含む。

本発明は、また、上述の方法により取得された生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物に関する。一実施形態によれば、材料組成物は均質である。一実施形態において、材料組成物、好ましくは均質な組成物は、透明、半透明または不透明である。

材料本発明の組成物は、単層として、または多層コーティングの１つのまたはいくつかの層として、好ましくはバイオベースの基質上に使用でき、再生利用可能な包装または物品が得られる。

「バイオベースの基質」は、バイオマス（例えば炭水化物材料、リグノセルロース材料、特に繊維性材料の形で）、タンパク性材料、および脂質含有材料およびその組合せなどの、生体物質から一般に取得される材料である。典型的に、そのような材料は、生分解性、再生利用可能および／または堆肥化可能である。バイオベースの基質の具体例としては、繊維性のシート、織物または物体、特に、紙および板紙などの、セルロースまたはリグノセルロース材料のシートまたは織物が挙げられる。シートまたは織物状にできる他の材料もコーティングとすることができ、そのような材料には、例えば、バイオポリマー、特に、ポリ乳酸、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシ酪酸などのポリヒドロキシアルカノエートなどの、熱可塑性物質ポリマー（例えばポリエステル）、および先行のポリマーの１つのまたはいくつかを形成するモノマーのコポリマーが含まれる。

加えて、本発明は、発明にかかる材料組成物を含むコーティングに関し、コーティングは均質となりうる。コーティングは、自立するコーティングとしても使用でき、０．０１～１０００μｍ、例えば０．１～２５０μｍなどの、０．０５～５００μｍの厚さを有することができる。一実施形態において、厚さは、約１～２００μｍ、例えば約２～１５０μｍまたは５～１００μｍである。

本発明のコーティングは、スプレー、ブラッシング、ローリングまたはカーテンコーティングによってなど、任意の従来の方法により施されてもよい。実施形態によれば、コーティングは、非接触法により、すなわち、コーティングされる表面に接触することなく、施すことができる。

開示された発明の実施形態が、本明細書に開示された特定の構造、工程段階、または材料に限定されず、当業者により認められるであろうその等価物にまで及ぶことを理解されたい。本明細書で使用されている専門用語が、特定の実施形態を説明する目的でのみ使用され、限定することを意図していないことも理解されたい。

本明細書全体にわたる一実施形態（ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）または実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書にわたる様々な個所において「一実施形態において」または「実施形態において」という表現が現れるが、必ずしもすべてが同一の実施形態に言及しているわけではない。例えば、約または実質的になどの用語を使用して数値に言及している場合、正確な数値も開示される。

本明細書で使用されているように、複数の項目、構造要素、構成要素、および／または材料は、便宜上、共通の一覧で提示されるかもしれない。しかしながら、これらの一覧は、一覧の各メンバーが個別のユニークなメンバーとして個々に認識されるように解釈されたい。従って、そのような一覧の個々のメンバーは、反対のことを示さずに共通のグループに提示されているということだけで、同一の一覧の任意の他のメンバーの事実上の等価物として解釈されるべきではない。加えて、本発明の様々な実施形態および実施例は、その様々な構成要素の代替案と共に本明細書で言及されるかもしれない。そのような実施形態、実施例、および代替案が、互いの事実上の等価物として解釈されず、本発明の別個の自律的な提示として見なされることを理解されたい。

さらに、記載された特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な方法で結合されてもよい。本記載において、長さ、幅、形状などの例など、多くの具体的な詳細が提供されているが、これは、発明の実施形態を十分理解してもらうためである。しかしながら、当業者であれば、具体的な詳細の１つまたは複数がなくても、または他の方法、構成要素、材料などによって、発明が実施できることは認識するであろう。

先行の例は１つまたは複数の特定の用途における本発明の原理を例示したものではあるが、発明的才能を行使することなく、および発明の原理および概念から逸脱することなく、実施の形式、使用および詳細において多数の修正が可能であることは、当業者には明らかであろう。従って、以下で説明される請求項による場合を除いて、発明が限定されることを意図していない。

以下の非限定的な例は、本発明の実施形態により得られる利点を単に説明するためのものである。

実施例１
溶液１－生分解性ポリマー水溶液の調製
３７６ｇのＤＩ水が、２４ｇのＰｏｖａｌ ２５－９８Ｒ ｐｏｗｄｅｒ（ＰＶＡ）に追加され、丸底フラスコに投入された。混合物は、室温で１５分撹拌された。均質で、くもった溶液が取得された後、丸底フラスコは、冷却器を備え、油浴に設置された。混合物は、４５分間、９０°Ｃまで徐々に加熱され、９０°Ｃで１５分保持された。透明な溶液が取得された後、熱い混合物が、２５ミクロンのフィルターを使用することにより濾過された。
溶液２－生分解性ポリマー水溶液の調製
３７６ｇのＤＩ水が、２４ｇのＥｘｅｖａｌ ＨＲ３０１０ ｐｏｗｄｅｒ（ＰＶＯＨ）に追加され、丸底フラスコに投入された。混合物は、室温で１５分撹拌された。均質で、くもった溶液が取得された後、丸底フラスコは、冷却器を備え、油浴に設置された。混合物は、４５分間、９０°Ｃまで徐々に加熱され、９０°Ｃで１５分保持された。透明な溶液が取得された後、熱い混合物が、２５ミクロンのフィルターを使用することにより濾過された。
溶液３－生分解性ポリマー混合物の調製
溶液１（７５ｇ）および溶液２（２２５ｇ）が、丸底フラスコで混ぜ合わされ、室温で１５分撹拌された。透明な混合物に、１．６８ｇの酢酸が、滴下漏斗を使用することによりゆっくり追加された。反応混合物は、室温で１時間撹拌された。
溶液４－シロキサン溶液の調製
ＢＴＥＳＥ（２．６５ｇ、０．００７５ｍｏｌ）、ＭＴＭＳ（０．２５ｇ、０．００１８ｍｏｌ）およびＧＰＴＭＳ（３．７８ｇ、０．０１６０ｍｏｌ）が、丸底フラスコに投入された。モノマー混合物は、室温で１５分撹拌され、１－プロパノール（６．６３ｇ）により希釈された。
溶液５－最終物の調製
溶液４が、溶液３に液滴により追加され、油浴に設置された。反応混合物は、８８°Ｃまで暖められ、１時間撹拌され続けた。取得された透明な溶液は、室温で一晩撹拌された。冷却後、混合物は、ＥｔＯＨ（４０ｇ、６０％）を使用することにより希釈された。

実施例２
溶液１－生分解性ポリマー水溶液の調製
実施例１の対応する溶液として調製された。
溶液２－生分解性ポリマー水溶液の調製
実施例１の対応する溶液として調製された。
溶液３－ポリシロキサンプレポリマーの調製
ＢＴＥＳＥ（２０．０ｇ、０．０５６４０ｍｏｌ）、ＧＰＴＭＳ（１０５．０ｇ、０．４４４２８ｍｏｌ）および２－プロパノール（５１ｇ）が、丸底フラスコに投入された。モノマー混合物は、室温で１５分撹拌され、続いて、０．０１Ｍの硝酸（２６．９ｇ）が、室温で１５分間、液滴により追加された。反応混合物は、室温で３時間撹拌され、２－プロパノール（１００．０ｇ）により希釈された。
ポリマーの分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定に基づいて、１０００～２００００ｇ／ｍｏｌの範囲であった。
溶液４－最終物の調製
溶液１（５ｇ）および溶液２（１０ｇ）が、丸底フラスコで混ぜ合わされ、室温で１５分撹拌された。透明な混合物に、１．１４ｇのＳｉｖｏ１４０；０．８５ｇの溶液３；０．１９ｇのＣｏａｔｏｓｉｌ２００、および０．７６ｇの１－プロパノールが室温で追加された。
反応混合物は、還流冷却器を備えたフラスコ内で、室温で１５分撹拌され、油浴に移された。混合物は、４５分間、８８°Ｃまで徐々に加熱され、８８°Ｃで６０分保持された。透明な溶液が取得された後、熱い混合物は、１２時間、室温で撹拌により冷却され、０．４５ＰＴＦＥフィルターを使用することにより濾過された。

実施例３
溶液１－生分解性ポリマー水溶液の調製
実施例１の対応する溶液として調製された。
溶液２－生分解性ポリマー水溶液の調製
実施例１の対応する溶液として調製された。
溶液３－最終物の調製
溶液１（５ｇ）および溶液２（１０ｇ）が、丸底フラスコで混ぜ合わされ、室温で１５分撹拌された。透明な混合物に、０．６ｇの１－プロパノール；０．０３ｇ（０．０００１６ｍｏｌ）のＭＴＥＯＳ；および０．１５ｇのプロピレンカーボネートが室温で追加された。
反応混合物は、還流冷却器を備えたフラスコ内で、室温で１５分撹拌され、油浴に移された。混合物は、４５分間、８８°Ｃまで徐々に加熱され、８８°Ｃで６０分保持された。透明な溶液が取得された後、熱い混合物は、１２時間、室温で撹拌により冷却され、０．４５ＰＴＦＥフィルターを使用することにより濾過された。

実施例４
パートＡの調製
溶液１Ａ－生分解性ポリマー水溶液の調製
実施例１の対応する溶液として調製された。
溶液２Ａ－生分解性ポリマー水溶液の調製
実施例１の対応する溶液として調製された。
溶液３Ａ－ポリシロキサンプレポリマーの調製
ＢＴＥＳＥ（２０．０ｇ、０．０５６４０ｍｏｌ）、ＧＰＴＭＳ（１０５．０ｇ、０．４４４２８ｍｍｏｌ）および２－プロパノール（５１．０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。モノマー混合物は、室温で１５分撹拌され、続いて、０．０１Ｍの硝酸（２６．９ｇ）が、１５分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で３時間撹拌され、２－プロパノール（１００．０ｇ）により希釈された。
溶液４Ａ－パートＡ最終物の調製
溶液１（５ｇ）および溶液２（１０ｇ）が、丸底フラスコで混ぜ合わされ、室温で１５分撹拌された。透明な混合物に、０．１５ｇのＣｏａｔｏｓｉｌ２００；０．６７ｇの溶液３；０．１５ｇのプロピレンカーボネート、および０．６０ｇの１－プロパノールが室温で追加された。反応混合物は、室温で１５分撹拌された。
パートＢの調製
溶液１Ｂ－ポリシロキサンプレポリマーの調製
ＡＰＴＥＳ（３０．３ｇ、０．１３６９ｍｏｌ）、および２－プロパノール（９．１６ｇ）が、丸底フラスコに投入され、室温で１５分撹拌された。続いて、０．０１Ｍの硝酸（５．５２ｇ）が、３０分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で１２時間撹拌され、固形物の３３％までＰＧＭＥ（３０．０ｇ）で希釈された。
溶液２Ｂ－パートＢ最終物の調製
０．６ｇの溶液１Ｂに、０．１ｇの量のＣａｒｂｏｓｉｌ５３０が追加された。そのようにして取得された混合物は、室温で１時間撹拌された。
最終ＡＢ材料の調製
溶液４Ａは、室温で溶液２Ｂと混ぜ合わされ、２時間撹拌された。

実施例５
溶液１－Ｌ－ラクチドの調製
Ｌ－乳酸（５０ｇ、０．５６ｍｏｌ）が、丸底フラスコに投入され、１７５°Ｃで３時間撹拌された。続いて、０．１ｗｔ％の固形酸化スズ触媒が追加され、温度を２３０°Ｃまで上昇させた。形成されたＬ－ラクチドは、５ｍｂａｒの真空により混合物から分離された。純粋固体Ｌ－ラクチドは、丸底フラスコ内にて油浴で１００°Ｃで加熱することにより溶解された。
Ｌ－ラクチドは、説明したようにＬ－乳酸から得ることもできるが、市販のＬ－ラクチドも適している。
溶液２－ポリシロキサンプレポリマー１の調製
ＧＰＴＭＳ（１４．０ｇ、０．０５９２ｍｏｌ）および２－プロパノール（１．０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。混合物は、室温で１５分撹拌され、続いて、０．０１Ｍの硝酸（３．１９ｇ）が、１５分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で３時間撹拌された。
溶液３－ポリシロキサンプレポリマー２の調製
ＡＰＴＥＳ（３０．３ｇ、０．１３６９ｍｏｌ）、および２－プロパノール（９．１６ｇ）が、丸底フラスコに投入され、室温で１５分撹拌され、続いて、０．０１Ｍの硝酸（５．５２ｇ）が、３０分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で１２時間撹拌され、固形物の３３％までＰＧＭＥ（３０．０ｇ）で希釈された。
溶液４－最終物の調製
溶液２（２ｇ）および溶液３（０．５ｇ）が、丸底フラスコで混ぜ合わされ、油浴に設置された溶液１（２ｇ）に液滴により追加された。追加後、混合物は、１１０°Ｃまで加熱され、１１０°Ｃで５分保持され、油浴で撹拌により室温まで冷却された。透明で黄色い液体が取得された。

実施例６
溶液１－ＰＬＡの調製
固形材料が、丸底フラスコ内にて油浴で８０°Ｃで加熱することにより溶解された。
溶液２－ポリシロキサンプレポリマー１の調製
ＧＰＴＭＳ（１４．０ｇ、０．０５９２ｍｏｌ）および２－プロパノール（１．０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。取得された混合物は、室温で１５分撹拌され、続いて、１％のＣＨ_３ＣＯＯＨ（３．１９ｇ）が、１５分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で３時間撹拌された。
溶液３－ポリシロキサンプレポリマー２の調製
ＡＰＴＥＳ（３０．３ｇ、０．１３６９ｍｏｌ）、および２－プロパノール（９．１６ｇ）が、丸底フラスコに投入され、室温で１５分撹拌され、続いて、１％のＣＨ_３ＣＯＯＨ（５．５２ｇ）が、３０分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で１２時間撹拌され、固形物の３３％までＰＧＭＥ（３０．０ｇ）で希釈された。
溶液４－最終物の調製
溶液２（５ｇ）および溶液３（１．６ｇ）が、丸底フラスコで混ぜ合わされ、油浴に設置された溶液１（７ｇ）に液滴により追加された。追加後、混合物は、１１０°Ｃまで加熱され、１１０°Ｃで５分保持され、油浴で撹拌により室温まで冷却された。透明で黄色い液体が取得された。

実施例７
溶液１－ＰＬＡの調製
固形材料が、丸底フラスコ内にて油浴で８０°Ｃで加熱することにより溶解された。
溶液２－ポリシロキサンプレポリマー１の調製
ＧＰＴＭＳ（１４．０ｇ、０．０５９２ｍｏｌ）および２－プロパノール（１．０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。混合物は、室温で１５分撹拌された。続いて、１％のＣＨ_３ＣＯＯＨ（５．５２ｇ）が、１５分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で３時間撹拌された。
溶液３－ポリシロキサンプレポリマー２の調製
ＡＰＴＥＳ（３０．３ｇ、０．１３６９ｍｏｌ）、および２－プロパノール（９．１６ｇ）が、丸底フラスコに投入され、室温で１５分撹拌された。続いて、１％のＣＨ_３ＣＯＯＨが、３０分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で１２時間撹拌され、固形物の３３％までＰＧＭＥ（３０．０ｇ）で希釈された。
溶液４－ポリシロキサンプレポリマー３の調製
ＢＴＥＳＥ（ビス（トリエトキシシリル）エタン、５．６ｇ、０．０１５７９ｍｏｌ）、アセトン（５．６ｇ）、および２－プロパノール（１．４０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。１．３２ｇの量の１％のＣＨ_３ＣＯＯＨが、１５分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で５時間撹拌された。
溶液５－最終物の調製
溶液２（５ｇ）、溶液３（１．６ｇ）、および溶液４（０．８ｇ）が、丸底フラスコで混ぜ合わされ、油浴に設置された溶液１（７ｇ）に液滴により追加された。追加後、混合物は、１１０°Ｃまで加熱され、１１０°Ｃで５分保持され、油浴で撹拌により室温まで冷却された。透明で黄色い液体が取得された。

実施例８
溶液１－ＰＬＡの調製
固形材料が、丸底フラスコ内にて油浴で８０°Ｃで加熱することにより溶解された。
溶液２－ポリシロキサンプレポリマー１の調製
ＢＴＥＳＥ（ビス（トリエトキシシリル）エタン、５．６ｇ、０．０１５７９ｍｏｌ）、アセトン（５．６ｇ）、および２－プロパノール（１．４０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。１．３２ｇの量の１％のＣＨ_３ＣＯＯＨが、１５分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で５時間撹拌された。
溶液３－最終物の調製
溶液２（６ｇ）が、油浴に設置された溶液１（５ｇ）に液滴により追加された。追加後、混合物は、１１０°Ｃまで加熱され、１１０°Ｃで５分保持された。透明なゲル材料が取得された。

実施例９
溶液１－ＰＬＡの調製
固形材料が、丸底フラスコ内にて油浴で８０°Ｃで加熱することにより溶解された。
溶液２－ポリシロキサンプレポリマー１の調製
ＢＴＥＳＥ（ビス（トリエトキシシリル）エタン、５．６ｇ、０．０１５７９ｍｏｌ））、アセトン（５．６ｇ）、および２－プロパノール（１．４０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。１．３２ｇの量の１％のｂｉｏｓｕｃｃｉｎｕｍ水溶液が、室温で１５分、液滴により追加された。反応混合物は、室温で５時間撹拌された。
溶液３－ポリシロキサンプレポリマー２の調製
ＰＴＭＳ（フェニルトリメトキシシラン、１４．００ｇ、０．０７０６０ｍｏｌ）が、丸底フラスコに投入された。３．８１ｇの量の１％のＣＨ_３ＣＯＯＨが、室温で１５分、液滴により追加された。反応混合物は、室温で５時間撹拌された。
溶液４－最終物の調製
溶液２（０．４８ｇ）および溶液３（４．４７ｇ）が、油浴に設置された溶液１（４．７５ｇ）に液滴により追加された。追加後、混合物は、１１０°Ｃまで加熱され、１１０°Ｃで５分保持され、室温まで冷却された。透明な液体材料が取得された。

実施例１０
溶液１－ＰＬＡの調製
固形材料が、丸底フラスコ内にて油浴で８０°Ｃで加熱することにより溶解された。
溶液２－ポリシロキサンプレポリマー１の調製
ＢＴＥＳＥ（ビス（トリエトキシシリル）エタン、５．６ｇ、０．０１５７９ｍｏｌ）、アセトン（５．６ｇ）、および２－プロパノール（１．４０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。１．３２ｇの量のリンゴ酸が、１５分間、室温で液滴により追加された。反応混合物は、室温で５時間撹拌された。
溶液３－最終物の調製
溶液２（３．２ｇ）が、油浴に設置された溶液１（１０．０２ｇ）に液滴により追加された。追加後、混合物は、１１０°Ｃまで加熱され、１１０°Ｃで５分保持された。透明なゲル材料が取得された。

実施例１１
溶液１－ＰＬＡの調製
固形材料が、丸底フラスコ内にて油浴で８０°Ｃで加熱することにより溶解された。
溶液２－ポリシロキサンプレポリマー１の調製
ＢＴＥＳＥ（ビス（トリエトキシシリル）エタン、５．６ｇ、０．０１５７９ｍｏｌ）、アセトン（５．６ｇ）、および２－プロパノール（１．４０ｇ）が、丸底フラスコに投入された。１．３２ｇの量のマレイン酸が、室温で１５分、液滴により追加された。反応混合物は、室温で５時間撹拌された。
溶液３－最終物の調製
溶液２（３．２ｇ）が、油浴に設置された溶液１（１０．０２ｇ）に液滴により追加された。追加後、混合物は、１１０°Ｃまで加熱され、１１０°Ｃで５分保持された。透明なゲル材料が取得された。

実施例１２
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定が、発明のいくつかの実施形態にかかる、シロキサンプレポリマー（試料１）、シロキサンプレポリマーとバイオポリマーとの反応混合物（試料２）、およびシロキサンとバイオポリマーとの反応混合物（試料３）に対して実施された。取得された平均分子量（Ｍ_Ｗ）結果が表１に示され、ＧＰＣグラフが図１～３に示された。
試料１は、ｂｉｏｓｕｃｃｉｎｕｍ酸で加水分解および縮合されたＧＰＴＭＳプレポリマーである。
試料２は、溶解ラクチドとＢＴＥＳＥ／ＰＴＭＳプレポリマーとの反応混合物である。ＢＴＥＳＥはｂｉｏｓｕｃｃｉｎｕｍ酸と縮合させることにより、ＰＴＭＳはＣＨ_３ＣＯＯＨと縮合させることにより調製された。
試料３は、ラクチドと、ラクチドの存在下でＣＨ_３ＣＯＯＨにより加水分解および縮合されプレポリマーを形成する、ＰＴＭＳシロキサンとの反応混合物である。

一般に、ハイブリッド材料組成物を生産する従来の方法の代わりに、本方法が使用されることにより、生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物が生産できる。

特に、本ハイブリッド材料組成物は、コーティング用途に役立つ。特に、組成物は、バイオベースの基質上への単層コーティングとして使用できる。組成物は、例えば柔らかい基質および硬い基質のコーティングおよび食料品、化粧品および医薬品の包装におけるコーティングとして使用できる。

加えて、本発明の方法により取得されたハイブリッド材料組成物は、接着剤として使用できる。

ＵＳ２００１／００５６１９７Ａ１
ＤＥ３８２８０９８Ａ１
ＪＰ２０１１１９５８１７（Ａ）
ＵＳ２０１９０６２４９５（Ａ１）
ＵＳ２０１１３１３１１４（Ａ１）

本発明の先の説明および例示的な実験例から理解されるように、本発明は、以下の実施形態を参照して説明することもできる：
１．生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物を形成する方法であって、
ポリメタロキサンプレポリマーと共にバイオポリマーを含む、液体状態のポリメタロキサン－バイオポリマー組成物を提供するステップと、
前記組成物を硬化させ、前記ハイブリッド材料を形成するステップと
を含む方法。
２．液体状態のバイオポリマーを提供するステップと、
液体状態のポリメタロキサンプレポリマーを提供するステップと、
液体状態の前記バイオポリマーを液体状態の前記ポリメタロキサンプレポリマーと混合し、バイオポリマー－ポリメタロキサン組成物を提供するステップと、
そのようにして取得された前記組成物を硬化させ、前記ハイブリッド材料を形成するステップと
を含む方法により得られる、実施形態１に記載の方法。
３．液体状態の前記ポリメタロキサンプレポリマーは、前記バイオポリマーの液相に徐々に追加され、ポリメタロキサン－バイオポリマー組成物を形成する、実施形態１または２に記載の方法。
４．液相は、前記ポリメタロキサンプレポリマーの追加または形成中、撹拌され、特に勢いよく撹拌される、実施形態１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
５．対応するモノマーの加水分解および縮合重合により液体状態のポリメタロキサンプレポリマーを形成するステップを含む、実施形態１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
６．液体状態の既製のポリメタロキサンプレポリマーを提供するステップを含む、実施形態１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
７．前記バイオポリマーは、前記ポリメタロキサンプレポリマーと化学的に結合される、特に架橋結合される、実施形態１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
８．前記バイオポリマーは、水溶性である、実施形態１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
９．前記バイオポリマーは、末端ＯＨ基または二重結合を示す、実施形態１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
１０．前記バイオポリマーは、酢酸セルロース（ＣＡ）などのセルロースエステル、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ）、ニトロセルロース（ＣＮ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース混合エステル、カルボメチルセルロースナトリウムなどの他のイオン性水溶性セルロース、他の非イオン性セルロース、結晶セルロース（ＭＣＣ）、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）；またはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）；バイオポリブチレンサクシネート（ＢｉｏＰＢＳ）；ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）；ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）；ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシバレレート）（ＰＨＢＶ）；ポリ乳酸またはポリラクチド（ＰＬＡ）；ポリグリコール酸またはポリグリコリド（ＰＧＡ）；澱粉；キトサン；キシラン；リグニンなどの生分解性ポリマー材料、または先行のポリマー材料の２つまたはそれ以上の組合せである、実施形態１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
１１．前記バイオポリマーは、ポリ（ブチレンアジペート）（ＰＢＡ）、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリ（ブチレンサクシネート）（ＰＢＳ）、ポリ（ブチレンサクシネートアジペート）（ＰＢＳＡ）、ポリ（ブチレンセバケート）（ＰＢＳＥ）、ポリ（エチレンアジペート）（ＰＥＡ）、ポリ（エチレンサクシネート）（ＰＥＳ）、ポリ（エチレンサクシネートコアジペート）（ＰＥＳＡ）、ポリ（エチレンセバケート）（ＰＥＳＥ）、ポリ（オルトエステル）（ＰＯＥ）、ポリホスファゼン（ＰＰＨＯＳ）、ポリ（プロピレンサクシネート）（ＰＰＳ）、ポリ（テトラメチレンアジペート）（ＰＴＡ）、ポリ（テトラメチレンサクシネート）（ＰＴＭＳ）、ポリ（テトラメチレンセバケート）（ＰＴＳＥ）、ポリ（トリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリ酸無水物、ポリ（ブチレンサクシネートコラクチド）（ＰＢＳＬ）、ポリ（ブチレンサクシネートコテレフタレート）（ＰＢＳＴ）、ポリブチレンアジペートコテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリメチレンアジペート／テレフタレート（ＰＴＭＡＴ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＯＨ、ＰＶＡ、またはＰＶＡｌ）、ポリジオキサノン（ＰＤＳ）、ポリグリコリドまたはポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）および／またはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの化石ベースのポリマー材料である、実施形態１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
１２．前記バイオポリマーは、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリラクチド、ポリグリコール酸、ポリグリコリド、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、およびその組合せからなる群より選択される、実施形態１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
１３．前記バイオポリマーは、Ｌ－ラクチドなどの、バイオ－モノマー、ダイマーおよびオリゴマーおよびその組合せから選択される、実施形態１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
１４．液相は、前記バイオポリマーが水溶液として提供されることを含む、実施形態１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
１５．液相は、前記バイオポリマーが溶解物として提供されることを含む、実施形態１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
１６．前記ポリメタロキサン－バイオポリマー組成物は、
前記組成物の温度を上昇させるステップ、
前記組成物に触媒を追加するステップ、
前記組成物のｐＨを調整するステップ、または
前記ステップの２つまたは３つの組合せにより硬化される、実施形態１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
１７．前記触媒組成物は、マグネシウムイソプロポキシド、カルシウムイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、チタンイソプロポキシド、ジルコニウムイソプロポキシド、チタンアセチルアセトネート、チタンブトキシド、乳酸アルミニウム、乳酸鉄および乳酸亜鉛などの金属アルコキシド、または非金属アルコキシド、または酸化亜鉛、酸化チタンおよび酸化スズなどの酸化物、または亜鉛オクトエート、ゲルマニウムオクトエート、鉄オクトエートおよびスズオクトエートなどの非金属オクトエート錯体を含む、実施形態１６に記載の方法。
１８．前記ポリメタロキサンプレポリマーは、シロキサン、ゲルマノキサン、アルミノキサン、チタノキサン、ジルコノキサン、フェロキサンおよびスタノキサンプレポリマーからなる群より選択され、酸の存在下で、対応するモノマーを加水分解し、少なくとも部分的に縮合させることにより形成される、実施形態１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
１９．前記ポリメタロキサンプレポリマーは、シロキサン、ゲルマノキサンおよびスタノキサンプレポリマーからなる群より選択され、アルカリ性または中性条件で、対応するモノマーを加水分解し、少なくとも部分的に縮合させることにより形成される、実施形態１乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
２０．前記バイオポリマーの液相に前記ポリメタロキサンプレポリマーを徐々に追加することにより、コロイド溶液を形成するステップを含む、実施形態１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
２１．前記バイオポリマーの存在下での前記ポリメタロキサンプレポリマーのｉｎ ｓｉｔｕ形成を含む、実施形態１乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
２２．３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）、ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＥＳＥ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＳ）および（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）などの、１つまたは複数のメタロキサンモノマーと、前記バイオポリマーを結合させることにより、コロイド溶液を形成するステップを含む、実施形態２１に記載の方法。
２３．前記プレポリマーの平均分子量は、約１０００～１０００００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは２０００～２００００ｇ／ｍｏｌである、実施形態１乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
２４．前記ポリメタロキサンプレポリマーは、５００～２０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する対応するダイマー、または対応する生モノマーと組み合わせて使用される、実施形態１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
２５．前記プレポリマーは、酸、特に有機酸の存在下で形成される、実施形態１乃至２４のいずれか一項に記載の方法。
２６．前記バイオポリマーは、モノマー有機酸を使用して、少なくとも部分的に前記メタロキサンプレポリマーに結合される、実施形態２５に記載の方法。
２７．前記有機酸は、多官能性、特に二官能性である、実施形態２５または２６に記載の方法。
２８．前記有機酸は、少なくとも前記バイオポリマーの末端基と反応可能な基を有する、実施形態２５乃至２７のいずれか一項に記載の方法。
２９．前記有機酸のモノマーは、前記ポリメタロキサンプレポリマーに対応するモノマーと反応し、それにより、形成されたポリメタロキサンプレポリマーの一部になる、実施形態２５乃至２８のいずれか一項に記載の方法。
３０．好ましくはポリシロキサンを含む、前記プレポリマーは、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸およびホウ酸を含む、無機酸からなる群、または乳酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、シュウ酸、尿酸、イタコン酸、フマル酸、コハク酸、グルコン酸、グルタミン酸、リンゴ酸、マレイン酸、２，５－フランジカルボン酸、３－ヒドロキシプロピオン酸、グルカル酸、アスパラギン酸、レブリン酸およびその組合せを含む、有機酸からなる群より選択された酸の存在下で形成される、実施形態１乃至２９のいずれか一項に記載の方法。
３１．ポリシロキサンを提供するステップを含み、シランモノマーは、加水分解および縮合されてポリシロキサンプレポリマーを形成し、前記シランモノマーの少なくとも２０ｍｏｌ％、特に少なくとも４０ｍｏｌ％、例えば５０～９９ｍｏｌ％は、加水分解され、縮合される、実施形態１乃至３０のいずれか一項に記載の方法。
３２．ポリシロキサンプレポリマーが、２０～９０°Ｃの温度で形成され、加水分解は、縮合に先立って生じ、溶液の温度およびｐＨを調整することにより更に限定されうる、実施形態１乃至３１のいずれか一項に記載の方法。
３３．前記シランモノマーの重合度は、温度およびｐＨにより調整される、実施形態３１または３２に記載の方法。
３４．ポリシロキサンプレポリマーは、少なくとも２つの異なるシランモノマーを含む、シランモノマーの混合物から形成される、実施形態３１乃至３３のいずれか一項に記載の方法。
３５．前記ポリシロキサンプレポリマーは、前記シランモノマーの加水分解性基を加水分解させ、続いて、縮合過程により更に部分的にそれを重合させることにより形成される、実施形態３１乃至３４のいずれか一項に記載の方法。
３６．実施形態１乃至３５のいずれか一項に記載の方法により取得された、生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物。
３７．バイオベースの基質上への単層コーティングとしての、実施形態３６に記載の組成物の使用。
３８．実施形態３６に記載の組成物を含む、単層コーティング。
３９．自立することに特徴付けられた、実施形態３８に記載のコーティング。
４０．０．０１～１０００μｍの厚さを有する、実施形態３８または３９に記載のコーティング。
４１．スプレー、ブラッシングまたはローリングにより施された、実施形態３８乃至４０のいずれか一項に記載のコーティング。
４２．組成物またはコーティングが均質である、実施形態３６に記載の組成物または実施形態３８乃至４１のいずれか一項に記載のコーティング。
４３．組成物またはコーティングが透明、半透明または不透明である、実施形態３６に記載の組成物または実施形態３８乃至４１のいずれか一項に記載のコーティング。
４４．柔らかい基質または硬い基質のコーティングとしての、実施形態３６に記載の組成物または実施形態３８乃至４１のいずれか一項に記載のコーティングの使用。
４５．食料品、化粧品または医薬品の包装における、実施形態３６に記載の組成物または実施形態３８乃至４１のいずれか一項に記載のコーティングの使用。
４６．接着剤としての、実施形態３６に記載の組成物の使用。

Claims (32)

1. 生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物を形成する方法であって、
   ポリメタロキサンプレポリマーと共にバイオポリマーを含む、液体状態のポリメタロキサン－バイオポリマー組成物を提供するステップと、
   前記組成物を硬化させ、前記ハイブリッド材料を形成するステップと
   を含む方法。
2. 液体状態のバイオポリマーを提供するステップと、
   液体状態のポリメタロキサンプレポリマーを提供するステップと、
   液体状態の前記バイオポリマーを液体状態の前記ポリメタロキサンプレポリマーと混合し、バイオポリマー－ポリメタロキサン組成物を提供するステップと、
   そのようにして取得された前記組成物を硬化させ、前記ハイブリッド材料を形成するステップと
   を含む方法により得られる、請求項１に記載の方法。
3. 好ましくは前記バイオポリマーと混合するに先立って、対応するモノマーの加水分解および縮合重合により液体状態に形成される、液体状態の既製のポリメタロキサンプレポリマーを提供するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記バイオポリマーは、前記ポリメタロキサンプレポリマーと化学的に結合される、特に架橋結合される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記バイオポリマーは、酢酸セルロース（ＣＡ）などのセルロースエステル、酢酸酪酸セルロース（ＣＡＢ）、酢酸フタル酸セルロース（ＣＡＰ）、ニトロセルロース（ＣＮ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース混合エステル、カルボメチルセルロースナトリウムなどの他のイオン性水溶性セルロース、他の非イオン性セルロース、結晶セルロース（ＭＣＣ）、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、ナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）；またはポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）；バイオポリブチレンサクシネート（ＢｉｏＰＢＳ）；ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）；ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）；ポリ（３－ヒドロキシブチレート－コ－３－ヒドロキシバレレート）（ＰＨＢＶ）；ポリ乳酸またはポリラクチド（ＰＬＡ）；ポリグリコール酸またはポリグリコリド（ＰＧＡ）；澱粉；キトサン；キシラン；リグニンなどの生分解性ポリマー材料、または先行のポリマー材料の２つまたはそれ以上の組合せである、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記バイオポリマーは、ポリ（ブチレンアジペート）（ＰＢＡ）、ポリブチレンアジペートテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリ（ブチレンサクシネート）（ＰＢＳ）、ポリ（ブチレンサクシネートアジペート）（ＰＢＳＡ）、ポリ（ブチレンセバケート）（ＰＢＳＥ）、ポリ（エチレンアジペート）（ＰＥＡ）、ポリ（エチレンサクシネート）（ＰＥＳ）、ポリ（エチレンサクシネートコアジペート）（ＰＥＳＡ）、ポリ（エチレンセバケート）（ＰＥＳＥ）、ポリ（オルトエステル）（ＰＯＥ）、ポリホスファゼン（ＰＰＨＯＳ）、ポリ（プロピレンサクシネート）（ＰＰＳ）、ポリ（テトラメチレンアジペート）（ＰＴＡ）、ポリ（テトラメチレンサクシネート）（ＰＴＭＳ）、ポリ（テトラメチレンセバケート）（ＰＴＳＥ）、ポリ（トリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリ酸無水物、ポリ（ブチレンサクシネートコラクチド）（ＰＢＳＬ）、ポリ（ブチレンサクシネートコテレフタレート）（ＰＢＳＴ）、ポリブチレンアジペートコテレフタレート（ＰＢＡＴ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリメチレンアジペート／テレフタレート（ＰＴＭＡＴ）、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＯＨ、ＰＶＡ、またはＰＶＡｌ）、ポリジオキサノン（ＰＤＳ）、ポリグリコリドまたはポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）および／またはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）などの化石ベースのポリマー材料である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記バイオポリマーは、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリラクチド、ポリグリコール酸、ポリグリコリド、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、およびその組合せからなる群より選択される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記バイオポリマーは、ポリエステルであり、好ましくはポリ乳酸、ポリラクチド、ポリグリコール酸、ポリグリコリド、ポリブチレンサクシネート、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、およびその組合せからなる群より選択される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 液相は、前記バイオポリマーが水溶液として提供されることを含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 液相は、前記バイオポリマーが、前記バイオポリマー、好ましくはポリエステルをその融解温度を超えて加熱することにより取得される溶解物として提供されることを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記ポリメタロキサン－バイオポリマー組成物は、
    前記組成物の温度を上昇させるステップ、
    前記組成物に触媒を追加するステップ、
    前記組成物のｐＨを調整するステップ、または
    前記ステップの２つまたは３つの組合せにより硬化される、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記ポリメタロキサンプレポリマーは、シロキサン、ゲルマノキサン、アルミノキサン、チタノキサン、ジルコノキサン、フェロキサンおよびスタノキサンプレポリマーからなる群より選択され、対応するモノマーを加水分解し、少なくとも部分的に縮合させることにより形成される、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 好ましくはポリシロキサンを含む、前記プレポリマーは、硝酸、塩酸、硫酸、リン酸およびホウ酸を含む、無機酸からなる群、または乳酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、シュウ酸、尿酸、イタコン酸、フマル酸、コハク酸、グルコン酸、グルタミン酸、リンゴ酸、マレイン酸、２，５－フランジカルボン酸、３－ヒドロキシプロピオン酸、グルカル酸、アスパラギン酸、レブリン酸およびその組合せを含む、有機酸からなる群より選択された酸の存在下で形成される、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記プレポリマーは、酸、特に有機酸、特にモノマー有機酸の存在下で形成される、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記有機酸は、多官能性、特に二官能性であり、好ましくはレブリン酸、コハク酸、リンゴ酸またはその組合せである、請求項１４に記載の方法。
16. ポリシロキサンを提供するステップを含み、シランモノマーは、加水分解および縮合されてポリシロキサンプレポリマーを形成し、前記シランモノマーの少なくとも２０ｍｏｌ％、特に少なくとも４０ｍｏｌ％、例えば５０～９９ｍｏｌ％は、加水分解され、縮合される、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記シランモノマーの重合度は、温度およびｐＨにより調整される、請求項１６に記載の方法。
18. ポリシロキサンプレポリマーは、少なくとも２つの異なるシランモノマーを含む、シランモノマーの混合物から形成される、請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記シランモノマーは、少なくとも１つの官能基を有し、好ましくは前記シランモノマーは、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）、ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＥＳＥ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＳ）および（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）からなる群より選択される、請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記バイオポリマーの液相に前記ポリメタロキサンプレポリマーを徐々に追加することによりコロイド溶液を形成するステップを含む、請求項１乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記バイオポリマーの存在下での前記ポリメタロキサンプレポリマーのｉｎ ｓｉｔｕ形成を含む、請求項１乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
22. ３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）、ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＥＳＥ）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）、フェニルトリメトキシシラン（ＰＴＭＳ）および（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）などの、１つまたは複数のメタロキサンモノマーと、前記バイオポリマーを結合させることによりコロイド溶液を形成するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 液相は、前記ポリメタロキサンプレポリマーの追加または形成中、撹拌され、好ましくは勢いよく撹拌される、請求項１乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
24. 前記プレポリマーの平均分子量、すなわち、重量平均モル質量は、約１０００～１０００００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは２０００～２００００ｇ／ｍｏｌである、請求項１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記ポリメタロキサンプレポリマーは、５００～２０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する対応するダイマーと、または対応する生モノマーと組み合わせて使用される、請求項１乃至２４のいずれか一項に記載の方法。
26. 前記有機酸のモノマーは、前記ポリメタロキサンプレポリマーに対応するモノマーと反応し、それにより、形成されたポリメタロキサンプレポリマーの一部になる、請求項１４乃至２５のいずれか一項に記載の方法。
27. ポリシロキサンプレポリマーが２０～９０°Ｃの温度で形成され、前記シランモノマーの加水分解性基の加水分解は、縮合に先立って生じ、溶液の温度およびｐＨを調整することにより更に限定されうる、請求項１乃至２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 請求項１乃至２７のいずれか一項に記載の方法により取得された、生分解性または再生利用可能ハイブリッド材料組成物。
29. ０．０１～１０００μｍの厚さを有し、好ましくは自立する、請求項２８に記載の組成物を含む単層コーティング。
30. スプレー、ブラッシングまたはローリングにより施される、請求項２９に記載のコーティング。
31. 組成物またはコーティングが均質である、請求項２８に記載の組成物または請求項２９または３０に記載のコーティング。
32. バイオベースの基質上への単層コーティングとして；柔らかい基質または硬い基質のコーティングとして；食料品、化粧品または医薬品の包装において；または接着剤としての、請求項２８に記載の組成物または請求項２９または３０に記載のコーティングの使用。
    

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