[发明专利]具有绿色补强剂的固化大豆蛋白及其加入绿色合成物的制备方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2005年5月23日的，申请号为60/683,294的美国临时申请和提交于2006年1月13日的，申请号为60/758,543的美国临时申请的权益。

技术领域

本发明涉及一种含有固化大豆蛋白和补强剂的可生物降解树脂，以及一种含有所述树脂和含有区别于固化大豆蛋白的绿色聚合物的绿色纤维、纤丝、纱线、机织织物和/或非机织织物的合成物的制备方法。

背景技术

使用纤维(例如玻璃纤维，石墨，芳族聚酰胺等)和树脂(例如环氧树脂类，聚酰亚胺，乙烯酯类，酰胺纤维，聚丙烯等)制备的纤维强化合成物，应用在从飞机到汽车部件和从运动装到电子电路板的广大范围内。现在可商业购买的大多数合成物是使用基于石油的纤维和树脂制造的。这些合成物在常规环境条件下在几十年时间内无法降解，因此形成对环境的威胁。而且，因为合成物使用两种不同的材料制造，它们就不容易回收或再利用。对热固性树脂尤其是这样。结果，当被废弃后，大多数合成物被采用垃圾掩埋法掩埋。随着过去几年应用的增加和未来期望的进一步增加，合成废弃物的处理成为严重的忧虑。而且，随着石油涨价，纤维、树脂和基于它们的合成物也随之涨价。

发明内容

本发明使用大豆蛋白作为基础材料制备绿色树脂，这些绿色树脂被修饰以增强其机械性能，同时还能保持其绿色特性。因此，与大多数可商业购买的树脂不同，本发明的树脂不依赖石油作为基础材料，也不会对环境构成威胁。

本发明还涉及将这些绿色树脂加入绿色合成物的制备方法，所述绿色合成物具有由不同于固化大豆蛋白的绿色聚合物构成的纤维、纤丝、纱线、机织织物和/或非机织织物，所述绿色聚合物包括天然的、可再生的或人工合成的绿色聚合物。

这里所使用的术语“可生物降解”指的是，随着时间的过去，可被水和/或自然中存在的酶降解，而不会危害环境。

这里所使用的术语“绿色树脂”和“绿色合成物”指的是，这些树脂和合成物具有持续性，在使用寿命结束后，可以被处理或被堆肥，而不会危害环境。

这里所使用的术语“绿色补强剂”、“绿色聚合物”和“绿色纤维、纤丝、纱线、机织织物和/或非机织织物”指的是，那些可被加入以形成绿色树脂和绿色合成物的物质。

这里的一个具体实施例，即第一个实施例，是涉及可生物降解的合成物(可生物降解的树脂)，含有重量比为99.5～40％的增塑的或不增塑的固化大豆蛋白(未固化的大豆蛋白加未固化的绿色补强剂基材)和重量比为0.5～60％(未固化的大豆蛋白加未固化的绿色补强剂基材)的一种或多种绿色补强剂，所述合成物的最大负载应力至少为12.3Mpa，且模量至少为150Mpa。在一个变换中，补强剂被限定，因此机械特性是内在的。

绿色补强剂包括，例如由不同于固化大豆蛋白的绿色聚合物构成的纳米粘土、微米纤维化的纤维素、纳米纤维化的纤维素、固化绿色多聚糖、绿色加强纤维、纤丝、纱线、它们的平行阵列(parallel array)、机织织物、针织织物和/或非机织织物，以及它们的组合，优选的包括固化绿色多聚糖。

固化大豆蛋白的增塑提高了断裂应变和韧性。

这里的另一个具体实施例，即第二个实施例，是关于一种用于制备可生物降解的合成物片材或片材叠层的方法，该方法包括以下步骤：预固化大豆蛋白和2～60％重量比、结构不同于大豆蛋白的绿色短纤维(未固化的大豆蛋白加绿色短纤维基材)的混合，绿色短纤维随机定向的片材或片材叠层的形成，以及片材或片材叠层的固化。

这里的另一个具体实施例，即第三个实施例，是关于一种用于制备可生物降解的合成物片材的方法，该方法包括以下步骤，将数量范围为2～60％重量比，例如5～40％重量比的排列成行的绿色短纤维分配到未固化的大豆蛋白片材上(未固化的大豆蛋白加绿色短纤维基材)，以形成其上和/或其内具有成单向性对齐的绿色短纤维行的未固化大豆蛋白片材，然后预固化，其后是固化。这里所使用的术语“单向性”，指的是所有的纤维平行并且指向一个方法。