[發(fā)明專(zhuān)利]制造顆粒的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080051547.4
• 申請(qǐng)日: 2010-11-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102712108A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉爾斯·貝盧德;烏桑·塞哈基
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 瑞典樹(shù)木科技公司
• 主分類(lèi)號(hào): B29B15/08
• 分類(lèi)號(hào): B29B15/08;B29B9/14;C08J3/20;C08B1/00;C08B11/12;C08B15/08;D21H11/20
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 李丙林;張英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及制備包括含纖維素纖維和生物復(fù)合物（biocomposite）的顆粒的方法，由本發(fā)明的方法制造的顆粒，以及所述顆粒在用于制造包含破碎纖維的生物復(fù)合物的方法中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

生物復(fù)合物是來(lái)源于石化產(chǎn)品的普通復(fù)合物的綠色替代物，其通常由作為基質(zhì)材料的可生物降解聚合物和作為強(qiáng)化材料的可生物降解填料組成。淀粉是用于替代基于石油的塑料最有前途的多糖聚合物之一，并且由于其具有豐富性和可生物降解能力的期望特性，因而一般用作基質(zhì)聚合物。另外，當(dāng)?shù)矸叟c水及另外的增塑劑（通常為甘油）混合時(shí)，它能夠作為熱塑性淀粉（TPS）被熔融處理。盡管淀粉具有人們感興趣的物理和化學(xué)特征，但是當(dāng)在工業(yè)生產(chǎn)中利用淀粉時(shí)，仍出現(xiàn)了許多復(fù)雜的問(wèn)題。

與其他碳水化合物和可食用聚合物不同，淀粉作為離散的半晶質(zhì)親水顆粒出現(xiàn)，由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，稱(chēng)作淀粉顆粒。直鏈淀粉組分具有高熔融粘度，這對(duì)它的可加工性具有消極影響。另外，淀粉是易吸濕的并且對(duì)老化敏感，在含淀粉產(chǎn)品的長(zhǎng)期儲(chǔ)存期間引起不希望發(fā)生的結(jié)構(gòu)變化和發(fā)生解晶作用（decrystallization），導(dǎo)致較差的性質(zhì)。因此，傳統(tǒng)的工藝技術(shù)通常不適用于作為在聚合物進(jìn)入熔化狀態(tài)之前就發(fā)生熱降解的淀粉。然而，雖然仍顯示非常窄的處理窗口，但是利用高溫、剪切、和水的特定組合，也能夠像熱塑性材料一樣來(lái)處理淀粉。通過(guò)加入各種類(lèi)型的增塑劑，能夠調(diào)節(jié)所得的TPS材料的物理和化學(xué)性質(zhì)。

用作生物復(fù)合物強(qiáng)化材料的可生物降解填料相對(duì)經(jīng)常地來(lái)源于構(gòu)成植物細(xì)胞壁主要部分的纖維素、線性β-(1,4)-葡聚糖。在實(shí)際的任何技術(shù)領(lǐng)域中，纖維素纖維通常被用于許多應(yīng)用，而不僅限于造紙業(yè)、制漿業(yè)和紡織業(yè)，在藥學(xué)和藥物加工業(yè)中也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)這些應(yīng)用。因此，纖維素的物理和化學(xué)性質(zhì)是基本研究努力的重點(diǎn)，而這種多糖的結(jié)構(gòu)組成和特性是眾所周知的。植物細(xì)胞壁包含纖維素纖絲，而纖維素纖絲又由來(lái)源于個(gè)體纖維素鏈的納米纖絲組成。這些納米纖絲具有非常引人注目的機(jī)械性能并且它們具有的高縱橫比（具有長(zhǎng)度達(dá)到幾個(gè)微米和寬度約為5-100nm的量級(jí)）使得聚合物稱(chēng)為合成纖維的有希望的替代品。與傳統(tǒng)的纖維質(zhì)纖維相比，與在復(fù)合物材料中作為填料/強(qiáng)化劑的納米級(jí)纖維（例如，納米纖絲）有關(guān)的最重要優(yōu)勢(shì)在于，即使在低填料含量下也能使材料的機(jī)械性質(zhì)得到改善。

基于植物細(xì)胞壁的機(jī)械破碎來(lái)提取纖維質(zhì)納米纖絲是一種固有困難的過(guò)程。盡管應(yīng)用顯著的機(jī)械力和各種化學(xué)預(yù)處理，例如強(qiáng)水解，但破碎過(guò)程幾乎總是產(chǎn)生成束的納米纖絲，而不是非常希望得到的個(gè)別的納米纖絲（Saito?et?al.,Communications,Biomacromolecules,Vol.7,2006）。

對(duì)于大多數(shù)工業(yè)而言，熔融處理和其他傳統(tǒng)的處理途徑是主力技術(shù)，尤其是對(duì)于汽車(chē)業(yè)和家具業(yè)。復(fù)合物，尤其是納米復(fù)合物，組成熔融處理有吸引力的原材料。然而，納米復(fù)合物具有較高的熔融粘度，這暗示了填料含量變得無(wú)法接受的低。這種現(xiàn)象的原因在于，納米纖維的高縱橫比和較大的比表面導(dǎo)致了較高的熔融粘度。進(jìn)一步地，通常利用的工藝條件，旨在能夠利用可行的反應(yīng)系統(tǒng)，進(jìn)一步暗示了納米纖維含量通常很低，即例如，大約0.5%，這是不能顯著改善所得復(fù)合物性能的含量。

例如，溶劑澆注（solvent?casting）是主要的實(shí)驗(yàn)室方法，此外還具有絮凝問(wèn)題，這暗示了它的工業(yè)實(shí)用性目前受到限制（Svagan?et?al.,Biomacromolecules,Vol?8,2007）。

生產(chǎn)纖維素納米復(fù)合物的其他方法包括干燥的纖維素納米纖維網(wǎng)絡(luò)的浸漬（Nakagaito?et?al,Applied?Physics?A,Vol?80,2005）和在兩層熱塑性片材之間壓縮模塑干燥纖維素納米纖維網(wǎng)絡(luò)；這兩種方法都具有固有的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題并滿(mǎn)足現(xiàn)有的需求，即，首先，能夠使用廉價(jià)的生物復(fù)合物作為傳統(tǒng)工藝技術(shù)的有效破碎環(huán)境，盡管大多數(shù)普通基質(zhì)聚合物（淀粉）的不希望具有的特征，第二，使得能夠從含纖維素的纖維獲得包含高比例具有微纖絲的纖維素的纖維質(zhì)的納米復(fù)合物材料，其中與現(xiàn)有技術(shù)相比，該納米復(fù)合物材料具有增加的強(qiáng)度和勁度（stiffness），以及，第三，提供一種用于制備顆粒的新技術(shù)，使得能夠制造具有存在于聚合物基質(zhì)中的同質(zhì)分散的納米纖維的納米復(fù)合物。因此，本發(fā)明涉及用于制備包括含纖維素的纖維的顆粒的方法，以便將所述顆粒進(jìn)一步加工成期望的（納米復(fù)合物）產(chǎn)物。