本发明属于生物可降解的聚合材料领域。具体地，本发明涉及包含聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)基的生物复合物材料及其制备方法。
背景技术：
1、上个世纪，塑料在人类社会的发展中发挥了重要作用。主要用于一次性应用的传统聚合物诸如聚烯烃在废弃后会在环境中积累[1]。这些聚合物的长期存在已经污染了我们的土地、水和空气，导致了环境和公共健康危机，这标志着这种聚合物不适合其中塑料被短期使用然后就丢弃的应用[2,3]。回收可能是一个合理的选择，然而，塑料包装的污染和熔融加工过程中的性能损耗使得机械回收成本更高且不可行[4]。
2、来源于植物和微生物(即生物基)的聚合物是生物可降解的，因为它们容易受到微生物的酶促作用和水解的影响[5]。对可再生聚合物需求的增加迫使世界各国政府和立法机构制定法律/政策来禁止一次性传统塑料并推广替代的可再生塑料[6]。
3、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)是一种直接来源于微生物的生物基生物可降解热塑性塑料，其在一系列应用中表现出了替代一次性塑料的有前途的特性。除了其生物可降解性外，phbv还具有与一系列商品塑料相媲美的机械特性，使其在食品包装和消费品应用中颇具吸引力。然而，它比传统塑料贵得多，并且其脆性阻碍了它的广泛应用。
4、许多研究已经探索了将天然填料，例如大麻纤维、纤维素纳米晶体、羟基磷灰石麦秸纤维、木材和木粉、咖啡废渣、龙舌兰属植物纤维、木质素、芒属植物纤维、甲壳质、大豆壳、干酒槽(distiller's dried grains)、和其他农业残渣用于形成聚合物基复合物。
5、众所周知，在可再生聚合物中并入天然填料会限制聚合物链的活动性(mobility)，并增加熔融粘度，且可能限制生物复合物的熔融加工。
6、因此，需要具有成本竞争力的生物可降解的材料来替代传统塑料，该生物可降解材料具有所需的机械性能和/或热机械性能和加工性，可由生物可降解聚合物与可持续的低成本的且生物可降解的填料来制备。
7、提供这些背景信息的目的是为了提供申请人认为的可能与本发明有关的已知信息。无意于承认、也不应解释为任何前述信息构成本发明的现有技术。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供基于聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)的生物可降解的生物复合物。
2、根据本发明的一个方面，提供了一种用于制备生物可降解的复合材料的组合物，所述组合物包含：a)约30重量％至约99.5重量％的聚合物组分，所述聚合物组分包含聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)，或phbv-聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)的混合物；b)约0.5重量％至约60重量％的大麻残渣；和c)任选的约0.1重量％至50重量％的用选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、均苯四酸酐、丙烯酸、聚丙烯酸、亚甲基二苯基二异氰酸酯、聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物、和丙烯酸的共聚物的一种或多种相容剂(compatibilizer)接枝的pbat，和/或选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、均苯四酸酐、丙烯酸、聚丙烯酸、亚甲基二苯基二异氰酸酯、聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物、和丙烯酸的共聚物的一种或多种相容剂。
3、根据本发明的一个方面，提供了一种生物复合物材料，其包含以下的共混物：a)约30重量％至约99.5重量％的聚合物组分，所述聚合物组分包含聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)或phbv-聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)的混合物；b)约0.5重量％至约60重量％的大麻残渣；和c)任选的约0.1重量％至50重量％的用选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、均苯四酸酐、丙烯酸、聚丙烯酸、亚甲基二苯基二异氰酸酯、聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物、和丙烯酸的共聚物的一种或多种相容剂接枝的pbat，和/或选自马来酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯、均苯四酸酐、丙烯酸、聚丙烯酸、亚甲基二苯基二异氰酸酯、聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚物、和丙烯酸的共聚物的一种或多种相容剂。
4、根据本发明的一个方面，提供了一种制备本文所述的生物复合物材料的方法。所述方法包括：a)将聚合物组分与大麻残渣掺和，并任选地与相容剂和/或用相容剂接枝的pbat掺和，和b)在足以熔融至少phvb和/或pbat的温度加热掺和物。
1.一种用于制备生物可降解的生物复合物材料的组合物，所述组合物包含：
2.权利要求1的组合物，其中所述聚合物组分是聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)。
3.权利要求1的组合物，其中所述聚合物组分是phbv和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)的混合物。
4.权利要求3的组合物，其中所述phbv-pbat混合物包含基于所述混合物的总重量的约10重量％-至约90重量％的phbv和约90重量％至约10重量％的pbat。
5.权利要求3的组合物，其中所述phbv-pbat混合物包含基于所述混合物的总重量的约50重量％至约90重量％的phbv和约50重量％至约10重量％的pbat。
6.权利要求1至5中任一项的组合物，其中所述组合物包含约40重量％至约90重量％的聚合物组分和约10重量％至约60重量％的大麻残渣。
7.权利要求1至6中任一项的组合物，其中所述组合物包含约5重量％至20重量％的用所述一种或多种相容剂接枝的所述pbat。
8.权利要求1至7中任一项的组合物，其中所述大麻残渣包含长度为约75μm至约150μm且平均长宽比为约3.5至约5的颗粒。
9.权利要求1至8中任一项的组合物，其中所述大麻残渣的密度为约1.0g/cm3至约2.0g/cm3。
10.权利要求1至9中任一项的组合物，其中所述大麻残渣包含约60重量％至约75重量％的纤维素、约5重量％至约15重量％的半纤维素、和约10重量％至约25重量％的木质素。
11.权利要求1至10中任一项的组合物，其中对所述大麻残渣进行处理以去除thc和cbd。
12.权利要求1至11中任一项的组合物，还包含约1重量％至约3重量％的加工剂，例如单硬脂酸甘油酯和硬脂酸。
13.权利要求1至12中任一项的组合物，还包含一种或多种无机填料(例如滑石；粘土；硅灰石；蒙脱石；或碱金属或碱土金属的碳酸盐、碳酸氢盐、氧化物、或硫酸盐)。
14.一种由权利要求1至13中任一项所限定的组合物制备的生物复合物材料。
15.一种生物复合物材料，包含以下的共混物：
16.权利要求15的生物复合物材料，其中所述聚合物组分是聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)。
17.权利要求15的生物复合物材料，其中所述聚合物组分是phbv和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)的混合物。
18.权利要求17的生物复合物材料，其中所述phbv-pbat混合物包含基于所述共混物的总重量的约5重量％至约95重量％的phbv和约95重量％至约5重量％的pbat。
19.权利要求17的生物复合物材料，其中所述phbv-pbat混合物包含基于所述共混物的总重量的约50重量％至约90重量％的phbv和约50重量％至约10重量％的pbat。
20.权利要求15至19中任一项的生物复合物材料，其中所述组合物包含约40重量％至约90重量％的所述聚合物组分和约10重量％至约60重量％的大麻残渣。
21.权利要求20的生物复合物材料，其中所述组合物包含约5重量％至20重量％的用所述一种或多种相容剂接枝的所述pbat。
22.权利要求15至21中任一项的生物复合物材料，其中所述大麻残渣包含长度为约75μm至约150μm且平均长宽比为约3.5至约5的颗粒。
23.权利要求15至22中任一项的生物复合物材料，其中所述大麻残渣的密度为约1.0g/cm3至约2.0g/cm3。
24.权利要求15至23中任一项的生物复合物材料，其中所述大麻残渣包含约60重量％至约75重量％的纤维素、5重量％至15重量％的半纤维素、和约10重量％至约25重量％的木质素。
25.权利要求15至24中任一项的生物复合物材料，其中对所述大麻残渣进行处理以去除四氢大麻酚(thc)和大麻二酚(cbd)。
26.权利要求16至25中任一项的生物复合物材料，还包含约1重量％至约3重量％的加工剂，例如单硬脂酸甘油酯和硬脂酸。
27.权利要求16至26中任一项的生物复合物材料，还包含无机填料(例如滑石；粘土；硅灰石；蒙脱石；或碱金属或碱土金属的碳酸盐、碳酸氢盐、氧化物、或硫酸盐)。
28.一种制备权利要求15至27中任一项所限定的生物复合物材料的方法，所述方法包括：
29.权利要求28的方法，其中加热所述掺和物包括在足以熔融至少所述phvb和/或pbat的挤出温度挤出所述掺和物。
30.权利要求29的方法，其中通过螺杆挤出机以约80rpm至约120rpm的螺杆速度、约150℃至的加工温度挤出所述掺和物。
31.权利要求28至30中任一项的方法，其中所述复合材料包含相容剂接枝的pbat，并且所述方法还包括：
32.权利要求31的方法，其中所述熔融加工包括熔融挤出。
