[发明专利]衍生自可再生资源的树脂和由所述树脂制造的结构

说明书

在本发明中，公开了优选地生物基树脂家族。就合适的加工技术而言，树脂表现出广泛的适用性。所述树脂以允许将能够增强粘合的官能团引入树脂主链中的方式设计。本发明还涉及用所述树脂制造的样品。

技术领域

本发明涉及一组树脂，所述树脂优选是生物基的且本质上可降解的并且可适用于广泛的加工技术和应用。本发明还涉及包含所述树脂的结构。

背景技术

数十年来，聚合物的使用一直稳定增长，并且预计这种增长将在未来几年继续。当今生产的绝大多数聚合物起源于衍生自原油中的成分的分子。结果，这些聚合物构成了两个主要的环境问题：首先，在最终使用后，焚化聚合物释放出CO₂，这有助于增加大气中的CO₂水平。其次，大多数这些基于原油的聚合物本质上缺乏降解性，因此，如果不集中这些聚合物进行焚化，它们最终在自然界中作为废物污染海洋、森林和休闲区。此外，一些基于原油的聚合物包含可以对人类健康具有不利影响的分子或化学部分，例如双酚和邻苯二甲酸酯等内分泌干扰物。希望避免或减少这些对环境和人类健康的影响。

聚合物的应用范围非常广泛，其中包括电子产品、包装、构造、复合材料中的基质、组件之间的粘合剂以及在例如纤维板(以下为刨花板)中的内部粘合剂。由于其广泛的应用范围，聚合物必须在其化学、物理和机械性能上具有差异，这可以通过改变聚合物的化学组成或可替选地通过混合两种或更多种聚合物来获得。因此，改变聚合物的化学组成的可能性以及将其与其他聚合物混合的能力是有利的，因为它使得聚合物或聚合物的衍生物用于更广泛的应用领域中并且使得聚合物的性能有可能适应所需的应用。

在上面提到的一些聚合物应用例如复合材料中的基质和内部粘合剂中，聚合物结构与形成整体结构的另一个或多个部分连在一起。作为其示例，木屑用包含单体和低聚分子的溶液润湿，所述单体和低聚分子反应形成聚合物并同时形成对木屑的粘合。因此，如果该聚合物可以基于能够内部反应并且与外部诸如木材、纤维和金属反应的单体和/或低聚物，那么这将是进一步有利的。

既描述无需进一步反应即可使用的聚合物，又描述需要进一步反应的单体、低聚物、聚合物或其混合物的通用方法是树脂。在下文中，树脂将构成需要进一步聚合的组合物和无需进一步聚合即可使用的组合物两者。该树脂可以是气态、液态和固态。

这里缩写为PLA的聚乳酸是衍生自生物资源的聚合物，尚不知影响人类健康。US8,076,406提供了一种以PLA为基质的复合材料的示例，该复合材料还包含均来自原油的聚酰胺和官能化聚烯烃，这限制了复合材料的CO₂效益，并使复合结构本质上不可降解。US 8,993,705和WO2013/017895分别描述了将PLA分别与木质素和糖一起使用，以获得可以具有高含量的具有生物学起源并且本质上可以降解的分子的结构。但是，PLA有两个缺点。

首先，它具有高粘度，这在加工速度方面是不利的，并且使其在较大结构和具有高纤维含量的结构中的使用大大复杂化。其次，PLA分子链在其主链中不包含任何反应性基团，因此唯一的反应性基团是链末端基团。聚合物主链中不存在反应性基团降低其与其他材料的粘合，并限制将其他分子接枝到PLA主链上以改变其性能的可能性。为了克服高粘度，木质素可以与PLA的单体丙交酯反应，如US2014/0080992中所述。这种方法需要将丙交酯固化为PLA，这需要很长的处理时间，而木质素本身是粘性的。

WO2006053936描述了由羟基酸和二元醇产生聚合物，按摩尔计所述羟基酸占所述聚合物的至少60％。乳酸对于聚合物来说是优选的羟基酸。由于丙交酯在本发明中被认为是不利的，因此聚合物是通过缩合反应形成的，这在复合材料中是不利的，因为缩合释放出水，这会导致聚合物的低分子量和复合结构内部的空隙。低分子量和空隙的存在均降低了机械性能。此外，认为聚合物结构中的羟基和羧酸基团是不利的，这使得聚合物对其他部分的有限的粘合。