CN111051394A - 包含生物实体的液体组合物及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包含具有聚合物降解活性的生物实体、载体和溶剂的新液体组合物，该新液体组合物可有利地用于制造可生物降解的塑料产品。

Description

包含生物实体的液体组合物及其用途

技术领域

本发明涉及新液体组合物，其包含能够降解聚合物的生物实体，以及能够在加热过程(诸如挤出)期间保护并稳定该生物实体的载体。本发明还涉及这种液体组合物在制造可生物降解塑料制品中的用途，其中生物实体均匀地分散在塑料制品中。

背景技术

为了解决塑料环境问题以及塑料制品在垃圾填埋场和自然栖息地中的堆积问题，并为了遵守特别是关于短寿命产品(诸如袋、包装(包括盘)、容器、瓶、农用膜等)的限制性法规，已经开发出了不同的可生物降解塑料组合物。

这些塑料组合物通常含有衍生自多种谷物的聚酯、面粉或淀粉。近来，已经提出了一种新的解决方案，其通过在用于制造塑料制品的塑料组合物中包含能够降解聚酯的生物实体来进一步控制塑料制品的降解(WO 2013/093355；WO 2016/198652；WO 2016/198650；WO 2016/146540；WO 2016/062695)。所得的塑料产品含有分散在聚合物中的生物实体，特别是酶，并且与缺乏这种生物实体的塑料制品相比，具有改善的生物降解性。

但是，在制造塑料制品期间，部分或全部熔融的聚合物中包含生物实体可能会引起技术问题。实际上，生物实体的组合物可能很难混溶到聚合物中，生物实体可能无法均匀地分散到聚合物中和/或至少部分地丧失其降解活性。

发明简述

通过解决这些问题，本发明人已经开发了生物实体的液体组合物，其使得可以将这些生物实体以完全或部分熔融状态均匀地分散在聚合物中。与用固体形式的生物实体制造的塑料产品相比，所得的塑料制品显示出改善的物理性能。特别地，发明人已经发现，即使在热处理期间和之后，在含有生物实体的组合物中存在特定载体可以保留生物实体的降解活性。因此，发明人开发了液体组合物，其含有至少具有聚合物降解活性的生物实体、特定的稳定和保护载体以及水性溶剂，并且他们已经表明，与用现有技术用液体组合物生产的塑料产品相比，这种稳定的液体组合物导致塑料制品具有改善的生物降解性。

有趣的是，发明人还发现，在某些情况下，使用两步法制造含有生物实体的塑料制品可以进一步保留生物实体的降解活性。更具体地，第一步包括将含有生物实体的液体组合物引入具有低熔点(低于140℃)的第一聚合物中，然后将这种混合物引入具有高熔点的第二聚合物中(高于140℃)。

本发明提供了新液体组合物，其包含生物实体和载体。本发明的组合物特别适用于生产包含生物实体的可生物降解塑料制品，该生物实体能够降解塑料制品的至少一种聚合物并且与用固体形式的生物实体制造的塑料制品相比，该可生物降解塑料制品具有改善的机械性能，诸如雾度、表面粗糙度、断裂伸长率、断裂拉伸应力、动态摩擦系数或杨氏模量以及生物降解性能。特别地，使用这种液体组合物允许减少塑料制品的表面粗糙度和最终厚度，而无需经历固体组合物(例如粉末形式)的沉重且昂贵的研磨操作。另外，与固体组合物(例如粉末形式)相比，这种液体组合物的成分的粉状化降低，导致在塑料制品生产期间吸入颗粒的较低风险。

因此，本发明的目的在于提供适于掺入部分或完全熔融的聚合物中的液体组合物，其包含具有聚合物降解活性的生物实体、载体和水性溶剂，其中

i)所述载体是选自淀粉衍生物、天然树胶、海洋提取物、微生物多糖和动物多糖的多糖，并且

ii)基于所述组合物的总重量，所述组合物包含：

-0.01重量％-35重量％的生物实体，

-15重量％-95重量％的水性溶剂，

-3重量％-80重量％的载体。

优选地，基于组合物的总重量，本发明的组合物包含：

-0.3重量％-30重量％的生物实体，优选选自蛋白酶、酯酶或脂肪酶，

-19重量％-60重量％的水性溶剂，优选水，

-15重量％-70重量％的载体。

或者，基于组合物的总重量，本发明的组合物包含：

-0.01％-35％的生物实体，优选选自PLA降解酶，

-30％-75％的水，

-10％-69.99％的载体，优选阿拉伯胶。

本发明的液体组合物特别适于制造塑料组合物和塑料制品。有利地，该组合物的生物实体能够降解塑料制品的至少一种聚合物。该生物实体均匀地分散在所得塑料制品中。有趣的是，所述塑料制品具有极好的机械性能和可降解性。

因此，本发明的另一个目的在于提供通过使用本发明的组合物，优选地通过挤出来制造塑料制品的方法，以及由这种组合物制成的塑料制品。

本发明的另一个目的在于提供用于制造含有生物实体的塑料制品的方法，其依次包括将本发明的液体组合物引入第一聚合物中以获得混合物的步骤，以及将所述混合物引入与第一聚合物不同的第二聚合物中的步骤，其中第一聚合物的熔点低于140℃，并且第二聚合物的熔点高于140℃。

本发明还涉及用于增加可生物降解塑料制品中聚合物降解生物实体的分散体的均匀性的方法，所述方法包括在生产塑料制品过程期间引入本发明的液体组合物。

本发明还提供用于增加包含至少一种聚合物的塑料制品的生物降解性的方法，所述方法包括在生产塑料制品过程期间引入本发明的液体组合物。

发明详述

本发明涉及包含稳定的生物实体的新液体组合物，其可用于制造塑料制品，其中所述生物实体均匀分散。本发明的液体组合物包含选自淀粉衍生物、天然树胶、海洋提取物、微生物多糖和动物多糖的载体，其允许在水性溶剂中溶解，以在加热过程(诸如挤压过程期间)期间保护并稳定生物实体。本发明的组合物允许制造可生物降解塑料制品，其中所述生物实体均匀分布并且具有降解活性。这些结果符合针对一次性和短寿命塑料制品预期的物理/机械性能和可降解性。

定义

通过参考以下定义将最佳地理解本公开。

在本发明的上下文中，术语“塑料制品”是指由至少一种聚合物制成的任何物品，诸如塑料片、膜、管、棒、型材、形状(shape)、大块、纤维等。优选地，塑料制品是制成品，诸如硬质或柔性包装、农用膜、袋和麻袋、一次性物品等。优选地，塑料制品包含半结晶和/或无定形聚合物，或半结晶聚合物与添加剂的混合物。塑料制品可以含有其它物质或添加剂，诸如增塑剂、矿物或有机填料。根据本发明，塑料制品可选自塑料膜、硬质塑料制品或无纺布。

根据本发明，术语“塑料膜”是指厚度小于250μm的柔性塑料片(即能够弯曲而不破裂)。薄膜的厚度被认为小于100μm，优选小于50μm，并且优选通过吹膜挤出来生产，而厚膜的厚度大于100μm，并且优选通过流延膜挤出来生产。塑料膜的实例包括农业膜、塑料袋或麻袋、用于柔性包装的膜、食品膜、邮寄膜(mailing films)、衬里膜、复合包装膜、工业膜、个人护理膜、网等。

根据本发明，术语“硬质塑料制品”是指非膜塑料制品。这些制品优选通过压延、注塑成型、热成型、吹塑或甚至通过滚塑和3D打印来生产。硬质塑料制品的实例是薄壁包装(诸如食品和饮料包装)、盒、盘、容器、食品服务用品、电子产品外壳、化妆箱、户外园艺用品(诸如花盆)、硬质包装、容器、卡片、棉签、灌溉管等。一些硬质塑料制品可以通过将厚度为250μm或更大的塑料片热成型来生产，这种塑料片通过膜流延或压延生产。根据本发明，硬质塑料制品的厚度小于5mm，优选小于3mm。

如本文中所使用的，术语“塑料组合物”表示在生产塑料制品的任何成型步骤或调整步骤之前的聚合物和生物实体以及最终的其它化合物(例如添加剂、填料等)的混合物。在本发明的具体实施方案中，塑料组合物是固体形式的母料，然后将其引入基于聚合物的基质中。

“基于聚合物的基质”是指包含作为主要成分的一种或多种聚合物的基质。基于组合物的总重量，基于聚合物的基质包含至少51重量％的聚合物，优选至少60％或70％。基于聚合物的基质可以进一步包含其它化合物，诸如添加剂。根据本发明，基于聚合物的基质不含任何生物实体。“基于聚酯的基质”是指包含作为主要成分的一种或多种聚酯的基质。

如本文所用，术语“母料”表示所选成分(例如生物实体、添加剂等)和可用于将所述成分引入塑料制品或组合物中以赋予其所需的性能的聚合物的浓缩混合物。母料组合物允许加工者在塑料制造过程期间经济地引入所选成分。有利地，母料由聚合物组成，其中所选成分以高浓度掺入。通常，母料专用于与一种或多种聚合物或基于聚合物的基质混合，以产生具有所需量的所选成分的最终塑料制品。母料可进一步包含矿物或有机填料。根据本发明，母料包含至少5％的具有聚合物降解活性的本发明生物实体的组合物。

“聚合物”是指化学化合物或化合物的混合物，其结构由通过共价化学键连接的多个重复单元构成。在本发明的上下文中，术语“聚合物”包括天然或合成聚合物，其包含单一类型的重复单元(即均聚物)或不同类型的重复单元(即嵌段共聚物和无规共聚物)。例如，合成聚合物包括衍生自石油或生物基聚合物的聚合物，诸如聚烯烃、脂族或芳族聚酯、聚酰胺、聚氨酯和聚氯乙烯。天然聚合物包括木质素和多糖，诸如纤维素、半纤维素、可以或不可以被增塑的淀粉及其衍生物。

“合成聚合物”是指衍生自石油或生物基聚合物的聚合物，并且可选自下组：聚烯烃、脂族或半芳族聚酯、聚酰胺、聚氨酯或乙烯基聚合物及其衍生物或这些材料的共混物/混合物。用于本发明的优选的聚烯烃包括但不限于聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚甲基戊烯(PMP)、聚丁烯-1(PB-1)、聚异丁烯(PIB)、乙烯丙烯橡胶(EPR)、乙烯丙烯二烯单体橡胶(EPDM)、环烯烃共聚物(COC)及其衍生物或共混物/混合物。用于本发明的优选脂族聚酯包括但不限于聚乳酸(PLA)、聚(L-乳酸)(PLLA)、聚(D-乳酸)(PDLA)、聚(D，L-乳酸)(PDLLA)、PLA立体复合物(scPLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)；以及半芳族聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇异山梨醇酯(PEIT)、聚己二酸丁二酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚乙烯呋喃酸酯(PEF)、聚己二酸乙二醇酯(PEA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)及其衍生物或共混物/混合物。用于本发明的优选的聚酰胺聚合物(也称为尼龙)包括但不限于聚酰胺-6或聚(β-己内酰胺)或聚己内酰胺(PA6)、聚酰胺-6,6或聚(六亚甲基己二酰二胺)(PA6,6)、聚(11-氨基十一烷酰胺)(PA11)、聚十二烷内酰胺(PA12)、聚(四亚甲基己二酰胺)(PA4,6)、聚(五亚甲基癸二酰胺)(PA5,10)、聚(六亚甲基壬二酰胺)(PA6,9)、聚(六亚甲基癸二酰胺)(PA6,10)、聚(六亚甲基十二烷酰胺)(PA6,12)、聚(间二甲苯基己二酰胺)(PAMXD6)、聚六亚甲基己二酰胺/聚六亚甲基对苯二甲酰胺共聚物(PA66/6T)、聚六亚甲基己二酰胺/聚六亚甲基间苯二甲酰胺共聚物(PA66/6I)及其衍生物或共混物/混合物。优选的乙烯基聚合物包括聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚氯乙烯(PVdC)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯乙烯醇(EVOH)、聚乙烯醇(PVOH)以及这些材料的衍生物或共混物/混合物。

在本发明的上下文中，术语“聚酯”是指在其主链中含有酯官能团的聚合物。酯官能团的特征在于与三个其他原子键合的碳：与碳键合的单键、与氧键合的双键和与氧键合的单键。单键键合的氧与另一个碳键合。根据其主链的组成，聚酯可以是脂族、芳族或半芳族。聚酯可以是均聚物或共聚物。例如，聚乳酸是由乳酸一种单体组成的脂族均聚物；并且聚对苯二甲酸乙二醇酯是由对苯二甲酸和乙二醇两种单体组成的脂族-芳族共聚物。这些聚酯可以是天然的或化学改性的。

在本发明的上下文中，术语“填料”是指掺入塑料组合物和/或塑料制品中以降低其成本或任选地改善其物理性能(例如其硬度、刚度或强度)的物质。填料可以是无活性的(即惰性的)或活性材料，并且可以与塑料组合物或制品的组分形成化学键。填料可以是天然的、合成的或改性的填料。填料可以选自矿物或有机填料。在本发明的具体实施方案中，矿物填料选自但不限于下组：方解石；碳酸盐或金属碳酸盐，诸如碳酸钙(或石灰石)；碳酸钾；碳酸镁；碳酸铝；碳酸锌；碳酸铜；白垩；白云石；硅酸盐，诸如含水硅酸镁(诸如滑石或皂石)；硅酸钙(硅灰石)；硅酸钾；硅酸镁(滑石)；硅酸铝(高岭土)或其混合物(诸如云母)；蒙脱石(诸如蒙脱土)；蛭石和坡缕石-海泡石；硫酸盐(诸如硫酸钡或硫酸钙(石膏))；云母；氢氧化物盐或金属氢氧化物(诸如氢氧化钙或氢氧化钾(钾碱)或氢氧化镁或氢氧化铝或氢氧化钠(苛性碱)；水滑石；金属氧化物或氧化物盐，诸如镁的氧化物或钙的氧化物或铝或铁的氧化物或铜的氧化物；粘土；石棉；二氧化硅；石墨；炭黑；金属纤维或金属薄片；玻璃纤维；磁性填料；芳族聚酰胺纤维；陶瓷纤维及其衍生物或这些材料的共混物/混合物。替代地或另外地，有机填料选自下组：木粉；植物粉或蔬菜粉，诸如谷物粉(玉米粉、小麦粉、米粉、大豆粉、坚果壳粉、蛤壳粉、玉米芯粉、软木粉、稻壳粉)；锯末；植物纤维，诸如亚麻纤维、木纤维、大麻纤维、竹纤维、鸡毛；及其衍生物或这些材料的共混物/混合物。天然聚合物也可以用作有机填料，诸如木质素；或多糖，诸如纤维素或半纤维素、淀粉、甲壳质、壳聚糖和这些材料的衍生物或共混物/混合物。

如本文所用，术语“生物实体”是指活性酶或产生酶的微生物(诸如产生孢子的微生物)及其组合。根据本发明，“生物实体”优选是指酶。生物实体可以是固体(例如粉末)或液体形式。

如本文所用，术语“多糖”是指由通过糖苷键键合在一起的单糖单元的长链组成的分子。多糖结构可以是直链的，也可以是高度支链的。实例包括贮存多糖(诸如淀粉和糖原)，以及结构多糖(诸如纤维素和甲壳质)。多糖包括天然多糖或通过交联、氧化、乙酰化、部分水解等化学改性的多糖。碳水化合物聚合物可根据其来源(海洋、植物、微生物或动物)、结构(直链、支链)和/或物理行为分类(诸如口香糖或水胶体的名称，指这些多糖在热水或冷水中水合形成低浓度口香糖或水胶体的粘性溶液或分散体的性能)。在本发明的上下文中，可以根据“Encapsulation Technologies for Active Food Ingre模具nts andFood Processing-Chapter 3-Materials for Encapsulation-Christine Wandrey,ArturBartkowiak,and Stephen E.Harding”中描述的分类对多糖进行分类：

-淀粉及其衍生物，诸如直链淀粉、支链淀粉、麦芽糊精、葡萄糖浆、糊精、环糊精。

-纤维素及其衍生物，诸如甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基纤维素等。

-植物分泌物和提取物，也称为植物胶或天然胶，包括但不限于阿拉伯胶(或阿拉伯树胶)、黄蓍胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、刺梧桐胶、牧豆树胶、半乳甘露聚糖、果胶、可溶性大豆多糖。

-海洋提取物，诸如角叉菜胶和藻酸盐。

-微生物和动物多糖，诸如结冷胶、葡聚糖、黄原胶和壳聚糖。

多糖可根据其在水中的溶解度进一步分类。特别地，纤维素不溶于水。根据本发明，用作载体的多糖可溶于水。

如本文所用，术语“环境温度”或“室温”是指10℃-30℃，特别是20℃-25℃的温度。

如本文所用，术语“可溶”表示溶质(即载体、酶)溶解在液体溶剂中的能力。物质的溶解度取决于溶质和溶剂的物理和化学性能，以及溶液的温度、压力和pH值，且可以根据国际标准(诸如IUPAC)进行定义。根据IUPAC定义，溶解度是饱和溶液的分析组成，其表示为指定溶质在指定溶剂中的比例。溶解度可以以各种浓度单位表示，诸如体积摩尔浓度(molarity)、质量摩尔浓度(molality)、摩尔分数、摩尔比、每体积(溶剂)的质量(溶质)和其他单位。溶解度是在特定温度和特定大气压下定义的。溶解度的范围很广，从无限可溶(无限制)或完全可混溶(诸如乙醇溶于水)到难溶(诸如氯化银溶于水)。术语“不溶”通常用于难溶或非常难溶的溶质。术语“最大溶解度”是指溶质在溶剂中的饱和浓度，其中额外量的溶质不会增加溶液的浓度，并且其中过量的溶质开始沉淀。根据本发明，最大溶解度是指液体组合物中载体的饱和浓度，其中其他成分(诸如生物实体)可影响溶质的溶解度。

如本文所用，术语“按重量”是指基于所考虑的组合物或产品的总重量的量。

在本发明的上下文中，术语“约”是指+/-5％，优选+/-1％的裕度，或在合适的测量装置或仪器的公差内。

液体组合物

因此，本发明的目的在于提供适于掺入部分或完全熔融的聚合物中的液体组合物，其包含具有聚合物降解活性的生物实体、载体和水性溶剂，其中

i)所述载体是选自淀粉衍生物、天然树胶、海洋提取物、微生物多糖和动物多糖的多糖，并且

ii)基于所述组合物的总重量，所述组合物包含：

-0.01％-35％的生物实体，

-15％-95％的水性溶剂，

-3％-80％的载体。

根据本发明，表述“适于掺入部分或完全熔融的聚合物中”是指组合物的生物实体在热处理后保持活性。特别地，生物实体在塑料组合物和/或最终的塑料制品中保持聚合物降解活性。

在具体实施方案中，组合物适于与聚合物一起挤出。优选地，组合物适于与合成聚合物(诸如聚烯烃；脂族或芳族聚酯；聚酰胺；聚氨酯和聚氯乙烯；或天然聚合物(诸如木质素)和多糖(诸如纤维素、半纤维素、淀粉及其衍生物))一起挤出。在优选实施方案中，该组合物适于与具有低熔融温度或低熔点(Tm)(即Tm低于140℃)的聚合物一起挤出。

在优选实施方案中，水性溶剂是水。在该实施方案中，基于组合物的总重量，组合物包含15％-95％的水，和5％-85％的其它组分，诸如至少0.01％-35％的生物实体和3％-80％的载体。

在具体实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包含：

-0.3％-30％的生物实体，

-19％-85％的水性溶剂，

-4％-80％的载体。

在优选实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包含19％-85％的水和15％-81％的其它组分，诸如至少0.01％-35％的生物实体和3％-80％的载体。

在具体实施方案中，该组合物包含小于35重量％的生物实体。在另一具体实施方案中，该组合物包含小于30重量％的生物实体。在另一具体实施方案中，该组合物包含小于20重量％的生物实体。

在优选的具体实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包含小于80重量％的水性溶剂，优选小于75重量％，小于70重量％，甚至更优选小于60重量％。在另一优选实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包含大于20重量％的水性溶剂，优选大于30重量％且小于80重量％。在另一具体实施方案中，该组合物包含20重量％-80重量％的水性溶剂，优选30重量％-75重量％，更优选40重量％-60重量％。在另一具体实施方案中，该组合物包含约50％的水性溶剂。在另一具体实施方案中，组合物包含约40％的水性溶剂。

在优选实施方案中，水性溶剂是水。在优选实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包含小于75重量％的水，优选小于70重量％，更优选小于60重量％。在另一优选实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包含大于20重量％的水，优选大于30重量％且小于80重量％。特别地，该组合物包含20重量％-80重量％的水。在另一具体实施方案中，该组合物包含30重量％-75重量％的水，优选40重量％-60重量％。在另一具体实施方案中，该组合物包含约50％的水。在另一具体实施方案中，该组合物包含约40％的水。

在优选的具体实施方案中，组合物包含大于5重量％的载体，优选大于10重量％，甚至更优选大于15重量％。

因此，在优选实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包含：

-0.3重量％-30重量％的生物实体，

-19重量％-60重量％的水性溶剂，

-15重量％-70重量％的载体。

在另一优选实施方案中，组合物包含小于重量70％的载体，优选地小于重量60％。在具体实施方案中，该组合物包含5％-70％的载体，优选10％-60％。在另一具体实施方案中，该组合物包含10％-50％的载体。

在另一具体实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包括：

-0.01％-35％的生物实体，

-30％-75％的水，

-10％-69.99％的载体。

在另一具体实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包括：

-0.01％-35％的生物实体，

-30％-60％的水，

-20％-45％的载体。

在另一具体实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包括：

-0.01％-35％的生物实体，

-40％-60％的水，

-20％-45％的载体。

在另一具体实施方案中，该组合物包含约50％的水，和0.01％-35％的生物实体，以及20％-49.99％的载体。

在另一具体实施方案中，该组合物包含约40％的水，和0.01％-35％的生物实体，以及20％-59.99％的载体。

在具体实施方案中，载体/水性溶剂的重量比低于4。

在具体实施方案中，组合物中载体的量为水性溶剂中载体的最大溶解度的4％-100％，即水性溶剂中载体的饱和浓度的4％-100％。

替代地或另外地，组合物中载体的量为组合物中载体的最大溶解度的4％-100％，即，组合物中载体的饱和浓度的4％-100％。

根据本发明，组合物中特定载体的存在不仅可以在组合物中，而且还可以在热处理期间(诸如在挤出过程中，其中将组合物引入部分或完全熔融的聚合物中)保护并稳定生物实体。

在具体实施方案中，载体在环境温度下为固体形式。有利地，载体在环境温度下也可溶于水性溶剂，诸水。优选地，载体至少在环境温度下可溶于液体组合物中。替代地或另外地，在将所述组合物引入处于部分或完全熔融状态的聚合物中的温度下，载体可溶于液体中。

在具体实施方案中，载体是淀粉衍生物。优选地，载体是麦芽糊精。在此具体实施方案中，麦芽糊精/水性溶剂的重量比优选为3-4。在具体实施方案中，麦芽糊精在组合物中的量为其在组合物中的最大溶解度的5-100％，优选26-100％，更优选39-100％。因此，基于组合物的总重量，该组合物包含大于4重量％的麦芽糊精，优选大于20重量％，优选大于30重量％。

在具体实施方案中，载体是天然树胶。优选地，载体选自阿拉伯胶、瓜尔胶、黄蓍胶、刺梧桐胶，更优选地，载体是阿拉伯胶。在具体实施方案中，阿拉伯胶/水性溶剂的重量比为0.1-1，优选0.3-0.8，更优选0.35-0.6，甚至更优选0.4-0.5。在另一优选实施方案中，阿拉伯胶/水性溶剂的重量比高于0.8，优选0.8-1。特别地，阿拉伯胶在组合物中的量为其在组合物中最大溶解度的6％-100％，优选其最大溶解度的40％-100％，优选其最大溶解度的60％-100％。在另一具体实施方案中，组合物包含大于4重量％的阿拉伯胶，优选大于10重量％，更优选大于15重量％，甚至更优选大于20重量％。在另一具体实施方案中，组合物包含小于70重量％的阿拉伯胶，优选小于重量60％。在具体实施方案中，组合物包含5％-70％的阿拉伯胶，优选10％-60％。在另一具体实施方案中，组合物包含10％-50％的阿拉伯胶。

在另一具体实施方案中，载体是海洋提取物。优选地，载体选自角叉菜胶或藻酸盐。

在另一具体实施方案中，载体是微生物多糖。优选地，载体是黄原胶。

在另一具体实施方案中，载体是动物多糖。优选地，载体是壳聚糖。

在具体实施方案中，组合物包含至少两种选自淀粉衍生物、天然树胶、海洋提取物、微生物和动物多糖的载体。

在另一具体实施方案中，载体/生物实体的重量比为0.8-1.2，优选约1。在另一具体实施方案中，载体/生物实体的重量比为1以上，优选为2以上。

根据本发明，该组合物可进一步包含糖、蛋白质、脂、有机酸、盐和维生素，它们源自在该组合物中用作生物实体的聚合物降解微生物的培养物上清液。可以对这种上清液进行初步处理(例如，机械地或物理地或化学地处理)，以增加酶的浓度和/或去除其它组分(诸如DNA或细胞碎片)。

在具体实施方案中，组合物可以进一步包含多元醇，诸如甘油、山梨糖醇或丙二醇。特别是当生产具有商业化生物实体(优选商业化酶)的本发明组合物，并在包含多元醇的稳定溶液中调整的情况下。根据具体实施方案，基于组合物的总重量，该组合物包含至多10重量％的多元醇，优选至多5重量％。根据另一具体实施方案，基于组合物的总重量，该组合物包含10重量％-20重量％的多元醇。

根据具体实施方案，该组合物可包含粒径低于20μm的不溶组分。

替代地或另外地，该组合物进一步包含矿物质组分，诸如已知会增加一些生物实体的热稳定性的钙组分，诸如碳酸钙、氯化钙或其他钙矿物质。

有利地，本发明的组合物是稳定的，即化学稳定且生物稳定的。在本发明的上下文中，“化学稳定”是指这样的组合物，其中生物实体在黑暗中、在室温下、在限定的时间内没有显示出任何明显的活性损失。更特别地，“化学稳定”是指这样的组合物，其中在至少30天，优选至少90天，更优选至少1年的时间内，其生物实体的降解活性的损失与引入该组合物之前的所述生物实体的降解活性相比小于50％，优选小于25％，更优选小于10％。在具体实施方案中，本发明的组合物在4℃下在至少90天期间有利地化学稳定。特别地，在至少90天的时间内，与引入该组合物之前的所述生物实体的降解活性相比，本发明组合物中生物实体的降解活性损失小于10％。

在本发明的上下文中，术语“生物稳定”是指这样的组合物，其在黑暗中、在室温下至少30天，优选至少90天，更优选至少1年的限定时间内不显示任何随后的细菌、真菌酵母增殖。特别地，该组合物进一步包含抗真菌和/或抗细菌成分，诸如山梨酸和/或其盐、苯甲酸及其盐、亚硫酸酐或亚硫酸盐、硝酸盐或亚硝酸盐、丙酸、丁酸、游霉素、对羟基苯甲酸酯、乙酸、柠檬酸、硼酸、植物提取物。

在另一具体实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包括：

-0.01％-35％的PLA降解酶，

-30％-75％的水，

-10％-69.99％的阿拉伯胶。

在另一具体实施方案中，基于组合物的总重量，该组合物包括：

-0.01％-35％的PLA降解酶，

-30％-60％的水，

-20％-45％的阿拉伯胶。

在另一具体实施方案中，基于组合物的总重量，组合物包括：

-0.01％-35％的PLA降解酶，

-40％-60％的水，

-20％-45％的阿拉伯胶。

在另一具体实施方案中，该组合物包含约50％的水，0.01％-35％的PLA降解酶和20％-49.99％的阿拉伯胶。

在另一具体实施方案中，该组合物包含约40％的水，0.01％-35％的PLA降解酶和20％-59.99％的阿拉伯胶。

基于组合物的总重量，以上所列所有组合物可任选地包含0重量％-20重量％，优选0重量％-5重量％的其它组分，优选选自蛋白质、盐、多元醇。

在具体实施方案中，该组合物的PLA降解酶优选为蛋白酶。

在具体实施方案中，基于该组合物的总重量，本发明的组合物包含：

-20重量％-80重量％的水，优选40重量％-60重量％的水，

-0.01重量％-30重量％的PLA降解酶，优选5重量％-30重量％的PLA降解酶，诸如蛋白酶，

-10重量％-50重量％的阿拉伯胶，优选15重量％-35重量％。

在具体实施方案中，基于该组合物的总重量，本发明的组合物包含：

-20重量％-80重量％的水，优选40重量％-60重量％的水，

-0.01重量％-30重量％的PLA降解酶，优选5重量％-30重量％的PLA降解酶，诸如蛋白酶，

-10重量％-50重量％的阿拉伯胶，优选15重量％-35重量％，

-0-20重量％的其它组分，优选选自蛋白质、盐、多元醇。

在具体实施方案中，基于该组合物的总重量，本发明的组合物包含：

-20重量％-80重量％的水，优选40重量％-60重量％的水，

-0.01重量％-30重量％的PLA降解酶，优选5重量％-30重量％的PLA降解酶，诸如蛋白酶，

-10重量％-50重量％的麦芽糊精，优选15重量％-40重量％。

在具体实施方案中，基于组合物的总重量，本发明的组合物包含：

-20重量％-80重量％的水，优选40重量％-60重量％的水，

-0.01重量％-30重量％的PLA降解酶，优选5重量％-20重量％的PLA降解酶，诸如蛋白酶，

-10重量％-50重量％的麦芽糊精，优选15重量％-40重量％

-0重量％-20重量％的其它组分，优选选自蛋白质、盐、多元醇。

有利地，该液体组合物至少在环境温度下为液体形式。优选地，在将所述组合物引入处于部分或完全熔融状态的聚合物中的温度下，该液体组合物为液体形式。

有利地，在上述所有组合物中，载体和生物实体的量以干物质基计，即在完全脱水、水蒸发或除水后的这种载体和生物实体的量。因此，组合物中水性溶剂的量包括组合物成分的所有液体部分，诸如以液体形式引入时生物实体的液体部分和/或载体中可能包含的残留水(即使以粉末形式提供)。

生物实体

根据本发明，该组合物包含适于降解至少一种聚合物的生物实体。在另一具体实施方案中，该组合物包含适于降解至少两种聚合物的生物实体。

在优选实施方案中，生物实体包含至少一种具有聚合物降解活性的酶和/或至少一种表达并任选分泌具有聚合物降解活性的酶的微生物。在具体实施方案中，该生物实体包含具有合成聚合物降解活性的酶和/或至少一种表达或任选分泌具有合成聚合物降解活性的酶的微生物或由其组成。在优选实施方案中，生物实体至少由具有合成聚合物降解活性的酶组成。在另一具体实施方案中，生物实体包含至少两种具有聚合物降解活性的酶或由其组成。用于本发明的具有聚合物降解活性的合适的酶的实例包括但不限于解聚酶、酯酶、脂肪酶、角质酶、水解酶、蛋白酶、聚酯酶、羧酸酯酶、加氧酶和/或氧化酶(诸如漆酶、过氧化物酶或加氧酶)。

在具体实施方案中，所述生物实体包含至少一种具有聚酯降解活性的酶和/或至少一种表达并任选分泌具有聚酯降解活性的酶的微生物或由其组成。用于本发明的具有聚酯降解活性的合适的酶的实例包括但不限于解聚酶、酯酶、脂肪酶、角质酶、羧酸酯酶、蛋白酶或聚酯酶。在另一具体实施方案中，生物实体包含至少两种具有聚酯降解活性的酶或由其组成。

在优选实施方案中，生物实体包含具有PLA降解活性的酶或由其组成。更优选地，生物实体由具有PLA降解活性的酶组成。该生物实体是蛋白酶，其优选选自木霉属(Amycolatopsissp.)、东方拟无枝酸菌(Amycolatopsis orientalis)、来自白色念球菌(Tritirachium album)的蛋白酶K、Actinomadura keratinilytica、甘蔗兰希氏菌LP175(Laceyella sacchari LP175)、嗜热菌(Thermus sp.)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)、嗜热溶蛋白芽孢杆菌(Bacillusthermoproteolyticus)或任何已知用于降解PLA的重新配制(即渗滤以去除商业化载体)的商业化酶，诸如

或枯草杆菌蛋白酶CAS9014-01-1家族的任何酶或其任何功能性变体。

酶可以是纯的或富集的形式，或是与其他赋形剂或稀释剂的混合物。也可以使用酶的组合。

在替代实施方案中，生物实体包含天然产生或由于特定工程化而产生此类酶的微生物(例如重组微生物)。合适的微生物的优选实例包括但不限于细菌、真菌和酵母。在一个实施方案中，生物实体包含产生孢子的微生物和/或其孢子。

在具体实施方案中，生物实体包含封装在纳米胶囊中的酶、包封在笼状分子中的酶以及聚集在一起的酶。术语“笼状分子”是指可以插入所述酶的结构中以稳定它们并使其对高温具有抗性的分子。包封技术是本领域技术人员众所周知的，并且包括例如纳米乳液。

可以以液体或固体形式提供生物实体。例如，生物实体可以是粉末形式。或者，生物实体可以以悬浮液提供或溶于液体中。在这种情况下，本说明书中公开的生物实体的量优选对应于以干物质基计(即除去液体)的生物实体的量。

生产本发明的组合物

本发明的另一目的在于提供生产液体组合物的方法。

如上所述，可以以液体或固体形式提供生物实体。

包括商业化酶和/或聚合物降解微生物的培养物上清液的液体生物实体可以进行预处理，以增加酶的浓度和/或去除不需要的组分。特别地，液体形式的生物实体可以进行过滤、超滤或渗滤。该步骤对于通常在含有多元醇的水溶液中出售的液体商业化组合物特别有用。然后，将所得液体溶液与粉末形式的载体混合，并用水性溶剂调节体积以获得本发明的组合物。然后，将混合物搅拌以使本发明的组合物均匀。

将固体形式(优选粉末形式)的生物实体与粉末形式的载体和水性溶剂混合，以获得本发明的组合物。然后，将混合物搅拌以使本发明的组合物均匀。

所获得的本发明的组合物是可含有悬浮在水性溶剂中的粒径低于20μm的不溶性组分的溶液。

本发明的组合物的用途

本发明的另一目的在于提供使用本发明的组合物的方法。特别地，本发明的组合物用于生产塑料组合物，该塑料组合物进一步用于生产塑料制品。根据本发明，本发明的组合物特别用于生产薄塑料制品，诸如塑料膜。实际上，不存在粒径大于20μm的颗粒会降低膜表面的粗糙度。

在优选实施方案中，本发明的组合物用于生产塑料制品，其中组合物的生物实体能够降解塑料制品的至少一种聚合物。

一般而言，在将所述聚合物成型以生产可生物降解塑料制品之前或期间，将本发明的液体组合物引入部分或完全熔融状态的聚合物中。根据本发明，组合物的生物实体在被引入部分或完全熔融状态的聚合物后仍保持活性。

在具体实施方案中，将液体组合物引入熔融温度(Tm)高于140℃的第一聚合物中。在另一具体实施方案中，将液体组合物引入具有低Tm(低于140℃，优选低于120℃)的第一聚合物中，诸如PCL、PBSA、PBAT、PHA或PLA。关于无定形聚合物，在本发明的上下文中，Tm是指无定形聚合物足以流动以通过挤出加工时(即处于橡胶态或软化态)的转变温度。然后，将所得混合物添加到具有高熔点的第二聚合物中，诸如PLA。例如，将液体组合物添加至已经在约70℃下加热以处于部分熔融状态的PCL中。然后，将混合物直接添加到加热至约150℃或更高以处于部分熔融状态的PLA中。或者，可以将混合物冷却并任选地进行调整，然后将其添加到第二聚合物中。

有利地，在高于100℃的温度下，在第一聚合物中的液体组合物以及由此的生物实体的停留时间尽可能短，并且优选地为5秒-10分钟，更优选小于5分钟，小于3分钟，小于2分钟。

本发明的目的在于提供使用母料制备塑料制品的方法。

例如，该方法包括以下步骤：

a)通过以下制备包含聚合物降解生物实体和至少第一聚合物的母料：

(i)加热第一聚合物；和

(ii)在加热所述第一聚合物期间，基于母料的总重量，引入5重量％-50重量％的上述组合物；和

b)在生产塑料制品期间，将母料引入基于聚合物的基质中，

其中步骤a)在第一聚合物处于部分或完全熔融状态的温度下进行，并且步骤b)在第一聚合物和基于聚合物的基质的聚合物两者均处于部分或完全熔融状态的温度下进行，并且其中组合物的生物实体能够降解基于聚合物的基质的聚合物。

因此，取决于第一聚合物的性质，混合步骤(a)可以在等于或高于40℃的温度下进行，特别是在等于或高于45℃、55℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或甚至高于150℃的温度下进行。典型地，温度不超过300℃。更特别地，温度不超过250℃。在具体实施方案中，步骤(a)使用Tm高于140℃的聚合物进行。在具体实施方案中，步骤(a)使用具有低熔点(即熔点低于140℃)的聚合物来进行。例如，步骤(a)使用PCL、PBAT、PLA、PHA或PBSA进行。混合步骤的温度可以由本领域技术人员根据聚合物的类型和/或用于生产母料的生物实体来调整。特别地，根据第一聚合物的熔点或熔融温度选择温度。在具体实施方案中，步骤(a)在第一聚合物的熔点下进行。然后，聚合物处于部分或完全熔融状态。在另一实施方案中，步骤(a)在高于所述聚合物的玻璃化转变温度的温度下，特别是在所述聚合物的玻璃化转变温度(Tg)至熔融温度的温度下进行。在另一具体实施方案中，混合步骤(a)在高于所述聚合物的熔融温度的温度下进行。

在具体实施方案中，第一聚合物的熔融温度低于140℃。根据本发明，在低于140℃的温度下加热第一聚合物，并且在所述加热步骤期间将组合物引入第一聚合物中。在另一具体实施方案中，第一聚合物的熔融温度高于140℃。根据本发明，在高于140℃的温度下加热第一聚合物，并且在所述加热步骤期间将组合物引入第一聚合物中。更一般而言，母料的制备步骤(步骤a)在第一聚合物处于部分或完全熔融状态的温度下进行，从而在挤出期间将组合物的生物实体嵌入第一聚合物中。优选地，步骤a)通过挤出进行。

在优选实施方案中，通过以下制备母料：(i)挤出第一聚合物，其中所述第一聚合物的熔融温度低于140℃，和(ii)在挤出第一聚合物期间将组合物引入，然后将所述母料引入基于聚合物的基质中以制备塑料制品。在另一实施方案中，通过以下制备母料：(i)挤出第一聚合物，其中所述第一聚合物的熔融温度高于140℃；和(ii)在挤出第一聚合物期间将组合物引入，然后将所述母料引入基于聚合物的基质中以制备塑料制品。

在具体实施方案中，第一聚合物是聚酯，其优选选自聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸丁二酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚对羟基链烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)或共聚物。在另一具体实施方案中，第一聚合物是天然聚合物，优选选自淀粉。在另一具体实施方案中，母料包含“通用”聚合物，即与大范围聚合物相容的聚合物，诸如共聚物(例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物EVA)。

在具体实施方案中，母料包含熔融温度低于140℃和/或玻璃化转变温度低于70℃的第一聚合物。优选地，母料的第一聚合物的熔融温度低于120℃，和/或玻璃化转变温度低于30℃。例如，该第一聚合物选自下组：PCL、PBS、PBSA、PBAT、PLA和EVA。优选地，该第一聚合物选自下组：PCL、PBAT、EVA和PLA及其混合物。在具体实施方案中，该第一聚合物是PCL。在另一具体实施方案中，该第一聚合物是PLA。这种实施方案的优点是在母料生产加工期间减少组合物中生物实体的加热。

基于母料的总重量，母料包含5重量％-50重量％的液体组合物。优选地，本发明的组合物占10％-40％，更优选10％-30％。在具体实施方案中，基于母料的总重量，母料包含约20重量％的本发明的组合物。在另一具体实施方案中，基于母料的总重量，母料包含约10重量％的本发明的组合物。在具体实施方案中，组合物的聚合物降解生物实体能够降解第一聚合物。替代地或另外地，聚合物降解生物实体能够降解掺入母料的最终塑料制品中的至少一种聚合物。

母料可进一步包含一种或几种其它化合物。特别地，母料可进一步包含一种或多种添加剂。一般而言，使用添加剂是为了增强最终产品中的特定性能。例如，添加剂可选自但不限于下组：增塑剂、着色剂、加工助剂、流变剂、抗静电剂、抗紫外线剂、增韧剂、抗冲改性剂、增容剂、增滑剂、阻燃剂、抗氧化剂、助氧化剂、光稳定剂、除氧剂、粘合剂、产物、赋形剂、增滑剂。有利地，母料包含小于20重量％的此类添加剂，优选小于10重量％，典型地为0.1-10重量％的此类添加剂。优选地，母料包含选自增塑剂、增滑剂和光稳定剂的至少一种添加剂。特别地，母料可进一步包含至少一种填料。填料可选自塑料工业中使用的任何常规填料。填充剂的类型和准确数量可以由本领域技术人员根据母料组合物的类型进行调整。有利地，母料包含至少一种选自抗酸填料(诸如碳酸钙、滑石或二氧化硅)的填料。

在具体实施方案中，基于母料的总重量，该母料组合物包含：

-50重量％-95重量％的第一聚合物；

-5重量％-50重量％的包含聚合物降解生物实体的液体组合物；以及任选地

-至少一种添加剂。

在另一具体实施方案中，基于母料的总重量，该母料包含：

-70重量％-90重量％的第一聚合物；

-10重量％-30重量％的包含聚合物降解生物实体的液体组合物；以及任选地

-至少一种添加剂。

在另一具体实施方案中，基于母料的总重量，该母料包含：

-70重量％-80重量％的第一聚合物；

-10重量％-20重量％的包含可降解聚合物生物实体的液体组合物；以及任选地

-至少一种添加剂。

在具体实施方案中，基于母料的总重量，该母料包含：

-70重量％-80重量％的PCL；

-10重量％-20重量％的包含PLA降解生物实体的液体组合物；以及任选地

-至少一种添加剂。

在另一具体实施方案中，基于母料的总重量，该母料包含：

-70重％-80重％的PLA；

-10重量％-20重量％的包含PLA降解生物实体的液体组合物；以及任选地

-至少一种添加剂。

在具体实施方案中，母料通过称为“混炼”的方法生产，通常是挤出造粒方法，其中将第一聚合物熔融并与本发明的组合物混合。混炼在加热过程期间结合混合和共混技术，以确保母料中的均一性、均匀性和分散性。混炼是本领域技术人员已知的技术。该混炼过程可以用挤出机进行，诸如单螺杆挤出机、同向旋转或反向旋转设计的多螺杆挤出机、分散捏合机、往复式单螺杆挤出机(共捏合机)。

更一般地，制备母料的步骤(a)可以用挤出机进行，其中将第一聚合物加热、熔融并与组合物混合。可以以粉末或颗粒形式，优选以颗粒形式将第一聚合物引入挤出机中。

在优选实施方案中，用于生产步骤(a)的母料的挤出机是多螺杆挤出机，优选双螺杆挤出机，更优选同向旋转双螺杆挤出机。在具体实施方案中，在螺杆之后，挤出机进一步包括静态混合器。在另一实施方案中，挤出机与具有孔的模具，优选具有至少两个孔的模具一起使用。在另一优选实施方案中，挤出机与单孔模具一起使用。本领域的技术人员将容易地使模具的特性(例如孔的数量和尺寸等)适应预期的压力、输出或母料。

在优选实施方案中，第一聚合物和组合物的混合物在挤出机中的停留时间为5秒-3分钟，优选小于2分钟。当母料包含熔融温度低于120℃的聚合物时，混合物在挤出机中的停留时间为5秒-10分钟，优选小于5分钟。

本领域技术人员将容易地使挤出机的特性(例如螺杆的长度和直径、螺杆轮廓、脱气区等)以及停留时间适合于预期的第一聚合物、组合物和母料类型。

特别地，这种挤出机可含有主料斗和几个连续的加热区，其中可以独立地控制和调节温度，并且其中可以在加工期间的不同时间添加其它组分。挤出期间需要真空和自然脱气区，以去除挥发性产物，如水。

用泵将液体组合物引入。在具体实施方案中，在混合步骤的后期(即在最后加热区)，特别是当第一聚合物处于部分或完全熔融状态时，引入液体组合物。因此，减少了生物实体暴露于升高的温度。优选地，液体组合物在挤出机中的停留时间是第一聚合物的停留时间的一半或更短。在另一具体实施方案中，将本发明的液体组合物在聚合物之前引入挤出机中。因此，增加了液体组合物与聚合物之间的接触。

根据本发明，在制备母料的步骤(a)之后，可以以任何合适的固体形式调整所述母料。对此，在优选实施方案中，将母料通过模具成型为棒状。然后，将棒冷却，然后将其切成颗粒和/或母料的锭剂形式，并任选将其干燥。也可以使用水下造粒机。在另一实施方案中，可以将所述母料颗粒粉碎或微粉化以生产所述母料的粉末。然后，可以在步骤(b)之前将粉末进行挤出造粒过程，优选在挤出机中进行，以使混合物处于部分或全部熔融状态。

根据本发明的方法，在步骤(b)期间将母料引入基于聚合物的基质中，以生产塑料制品。将母料引入基于聚合物的基质中的步骤在第一聚合物和该基于聚合物的基质的至少一种聚合物两者均处于部分或完全熔融状态的温度下进行。当步骤(a)发出的母料和基于聚合物的基质为颗粒形式时，可以在将母料引入基于聚合物的基质的步骤(b)之前，将颗粒进行干混步骤。

基于聚合物的基质包含选自天然或合成聚合物和/或其衍生物和/或混合物的至少一种聚合物。本领域技术人员能够根据最终塑料制品的性质选择基于聚合物的基质的一种或多种聚合物。

在具体实施方案中，使用具有高熔点(即熔点高于140℃)的聚合物进行步骤(b)。例如，使用PLA进行步骤(b)。

在具体实施方案中，基于聚合物的基质包含至少一种选自合成聚合物的聚合物。

在具体实施方案中，基于聚合物的基质包含至少一种选自乳酸和/或琥珀酸和/或对苯二甲酸或其混合物的聚酯。有利地，基于聚酯的基质包含至少一种选自聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸丁二酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)及其衍生物或共混物/混合物的聚酯。在优选实施方案中，基于聚酯的基质包含至少一种选自PLA和/或PCL和/或PBAT的聚酯，更优选为PLA。

根据另一具体实施方案，基于聚合物的基质包含至少一种选自天然聚合物的聚合物。天然聚合物可选自木质素、多糖(诸如纤维素或半纤维素)、淀粉、甲壳质、壳聚糖及其衍生物或其共混物/混合物。在具体实施方案中，将天然聚合物增塑(例如通过增塑剂，诸如水或甘油)，然后将其用于生产母料组合物。这种增塑步骤改变了天然聚合物的化学结构，从而允许它们在塑料制品生产加工中使用。

特别地，基于聚合物的基质可进一步包含至少一种填料和/或至少一种添加剂。填料可以选自塑料工业中使用的任何常规填料。填料的类型和准确数量可以由本领域技术人员根据母料组合物的类型进行调整。有利地，塑料制品包含至少一种选自碳酸钙、滑石或二氧化硅的填料。

有利地，基于塑料制品的总重量，塑料制品包含小于20重量％的此类添加剂，优选小于10重量％，更优选小于5重量％，典型地为0.1-4重量％的此类添加剂。或者，塑料制品包含5重量％-10重量％的此类添加剂。

本发明的目的还在于提供一种方法，其中将基于聚合物的基质与包含大量生物实体的母料混合，以获得塑料制品，其中生物实体被精确地添加并被均匀分布。

根据本发明，在混合步骤(a)和以合适的固体形式对混合物进行任选的调理之后，将生产的塑料组合物(b)成型为塑料制品。

有利地，步骤(b)在基于聚合物的基质的聚合物和第一聚合物处于部分或完全熔融状态的温度下进行。例如，取决于聚合物的性质，步骤(b)可以在等于或高于40℃的温度下进行，特别是在等于或高于45℃、55℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或甚至高于150℃的温度下进行。典型地，温度不超过300℃。更特别地，温度不超过250℃。可以由本领域技术人员根据母料和基于聚合物的基质的类型和/或预期的塑料制品的种类调整步骤(b)的温度。特别地，根据基于聚合物的基质的聚合物和第一聚合物的熔点或熔融温度选择温度。

在具体实施方案中，步骤(b)在基于聚合物的基质的聚合物的熔点下进行。然后，聚合物处于部分或完全熔融状态。在另一实施方案中，步骤(b)在所述聚合物的玻璃化转变温度(Tg)至熔点的温度下进行。在另一具体实施方案中，步骤(b)在高于所述聚合物的熔点的温度下进行。

典型地，所述步骤(b)可以通过挤出、挤出混炼、挤出吹塑、吹膜挤出、流延膜挤出、压延和热成型、注塑、压塑、挤出膨胀、旋转模塑、整烫、涂层、分层、膨胀、拉挤成型、压缩造粒或3D打印来进行。这些操作是本领域技术人员众所周知的，他们将容易地根据预期的塑料制品的种类来调整加工条件(例如温度、停留时间等)。例如，吹膜和流延膜挤出特别适合于塑料膜的生产。作为另一实例，压延工艺特别适合于塑料片的生产，并且注塑、热成型、吹塑、滚塑或3D打印特别适合于硬质塑料制品的生产。

在具体实施方案中，步骤(b)用粉末或颗粒形式，优选颗粒形式的固体母料进行。

在具体实施方案中，基于塑料制品的总重量，将0.5重量％-30重量％的母料添加至基于聚合物的基质中，优选小于20重量％，更优选小于15重量％，甚至更优选小于10重量％。在具体实施方案中，将约5重量％的母料引入基于聚合物的基质中。在具体实施方案中，将约10重量％的母料引入基于聚合物的基质中。

在另一具体实施方案中，将1重量％-5重量％的母料掺入处于部分或完全熔融状态的95重量％-99重量％的基于聚合物的基质和/或与处于部分或完全熔融状态的95重量％-99重量％的基于聚合物的基质混合。

在另一具体实施方案中，本发明涉及制备包含至少PLA的塑料制品的方法，该方法包括以下步骤：

a)通过以下制备包含PLA降解生物实体和PCL的母料

(i)加热PCL；和

(ii)在加热PCL期间，基于母料的总重量，引入5重量％-50重量％的本发明的含有PLA降解生物实体的液体组合物；和

(b)在制造塑料制品期间，将母料引入基于PLA的基质中；

其中步骤a)在PCL处于部分或完全熔融状态，优选高于65℃，更优选约70℃的温度下进行，并且步骤b)在PCL和PLA两者均处于部分或完全熔融状态，优选高于120℃，更优选约155℃的温度下进行。

在另一具体实施方案中，本发明涉及制备至少包含PLA的塑料制品的方法，该方法包括以下步骤：

a)通过以下制备包含PLA降解生物实体和PLA的母料

(i)加热PLA；和

(ii)在加热PLA期间，基于PLA中母料的总重量，引入5重量％-50重量％的本发明的含有PLA降解生物实体的液体组合物；和

(b)在制造塑料制品期间，将母料引入基于PLA的基质中，

其中步骤a)在PLA处于部分或完全熔融状态，优选高于100℃，更优选约130℃的温度下进行，并且步骤b)在母料的PLA和基于PLA的基质的PLA两者均处于部分或完全熔融状态，优选高于120℃，更优选约155℃的温度下进行。

在另一实施方案中，将本发明的液体组合物直接引入组成塑料制品的一种或多种聚合物中。

本发明的另一目的是提供制备塑料制品的方法，该方法包括：

-步骤(a)，基于混合物的总重量，将小于11重量％，特别是0.1重量％-10重量％的上述组合物与至少一种聚合物混合，其中组合物的生物实体能够降解所述聚合物，并且，

-步骤(b)，使步骤(a)的所述混合物成型为塑料制品。

在具体实施方案中，该方法进一步包括在步骤(b)之前将至少一种添加剂和/或至少第二合成聚合物和/或天然聚合物与该聚合物和生物实体混合的步骤。或者，可以在步骤(a)中将这种添加剂和/或聚合物与聚合物和生物实体混合。

在具体实施方案中，步骤(a)中使用的聚合物为颗粒形式。在另一实施方案中，聚合物为粉末形式。为此目的，可以在混合步骤(a)之前对聚合物进行机械预处理，以产生这种粉末形式。特别地，可以将聚合物压碎。

混合步骤(a)在聚合物处于部分或完全熔融状态的温度下进行。因此，取决于聚合物的性质，混合步骤(a)可以在等于或高于40℃的温度下进行，特别是在等于或高于45℃、55℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或甚至高于150℃的温度下进行。典型地，温度不超过300℃。更特别地，温度不超过250℃。混合步骤的温度可以由本领域技术人员根据聚合物的类型和/或用于生产塑料制品的组成来调整。特别地，根据聚合物的熔点或熔融温度选择温度。在具体实施方案中，混合步骤(a)在塑料制品的聚合物的熔点下进行。然后，聚合物处于部分或完全熔融状态。在另一实施方案中，混合步骤(a)在高于所述聚合物的玻璃化转变温度的温度下，特别是在所述聚合物的玻璃化转变温度(Tg)至熔融温度的温度下进行。在另一具体实施方案中，混合步骤(a)在高于所述聚合物的熔融温度的温度下进行。

在具体实施方案中，来自步骤a)的塑料组合物可以通过称为“混炼”的方法生产，通常是挤出造粒方法，其中将聚合物熔融并与本发明的组合物混合。混炼在加热过程期间结合混合和共混技术，以确保最终混料中的均一性、均匀性和分散性。混炼是本领域技术人员已知的技术。该混炼过程可以用挤出机进行，诸如单螺杆挤出机、同向旋转或反向旋转设计的多螺杆挤出机、分散捏合机、往复式单螺杆挤出机(共捏合机)。

优选地，将一种或多种聚合物与液体组合物混合的步骤(a)可以用挤出机进行，其中将聚合物加热并熔融并与本发明的组合物混合。可以以粉末或颗粒形式，优选以颗粒形式将聚合物引入挤出机中。

根据具体实施方案，混合步骤(a)包括将液体组合物引入低熔点(低于140℃，优选低于120℃)的第一聚合物(诸如PCL、PBS、PBSA、PLA、PHA、PBAT)中的第一步；以及其中然后将包含高熔点的第二聚合物(诸如PLA)的基于聚合物的基质添加到第一步产生的混合物中的第二步。例如，将液体组合物添加至已经在约70℃下加热以处于部分熔融状态的PCL中。然后，将加热到约150℃以处于部分熔融状态的PLA直接添加到混合物中。

在优选实施方案中，用于生产步骤a)的塑料组合物的挤出机为多螺杆挤出机，优选为双螺杆挤出机，更优选为同向旋转双螺杆挤出机。在具体实施方案中，在螺杆之后，挤出机进一步包括静态混合器。在另一实施方案中，挤出机与穿有一个或多个孔的模具一起使用。

在优选实施方案中，混合物在挤出机中的停留时间为5秒-3分钟，优选小于2分钟。当塑料组合物包含熔融温度低于120℃的聚合物时，混合物在挤出机中的停留时间优选小于5分钟。

本领域技术人员将容易地使挤出机的特性(例如螺杆的长度和直径、螺杆轮廓、脱气区等)以及停留时间适合于预期的聚合物、生物实体的液体组合物和塑料组合物类型。

特别地，这种挤出机可含有主料斗和几个连续的加热区，其中温度可以独立地控制和调节，并且其中可以在加工期间的不同时间添加其它组分。挤出期间需要真空和自然脱气区，以去除挥发性产物，如水。

用泵将液体组合物引入。在具体实施方案中，在混合步骤的后期(即在最后的加热区)，特别是当聚合物处于部分或完全熔融状态时，引入包含生物实体的液体组合物。因此，减少了暴露于高温。优选地，液体组合物在挤出机中的停留时间是聚合物的停留时间的一半或更短。在另一具体实施方案中，将本发明的液体组合物在聚合物之前引入挤出机中。因此，液体组合物与聚合物之间的接触增加。

根据本发明，在混合步骤(a)之后，可以以任何合适的固体形式调整混合物。对此，在优选实施方案中，将步骤(a)中产生的混合物通过模具成型为棒。然后，将棒冷却，并且任选地干燥，然后将其切成塑料组合物的颗粒形式。在另一实施方案中，可以将所述塑料组合物的颗粒粉碎或微粉化以生产所述塑料组合物的粉末。

该聚合物可以选自合成聚合物。在具体实施方案中，该聚合物选自脂族聚酯，优选选自PLA。

在另一具体实施方案中，该方法进一步包括在步骤(b)之前将至少一种添加剂和/或至少第二聚合物和/或至少一种填料与聚合物和组合物混合的步骤。或者，可以在步骤(a)中将这种添加剂和/或聚合物和/或填料与本发明的聚合物和组合物混合。

第二聚合物可以选自天然或合成聚合物。填料可以选自塑料工业中使用的任何常规填料。有利地，塑料制品包含至少一种选自碳酸钙、滑石或二氧化硅的填料。有利地，塑料制品包含小于20重量％的此类添加剂，优选小于10重量％，更优选小于5重量％，典型地0.1-4重量％的此类添加剂。

根据本发明，在混合步骤(a)和以合适的固体形式对混合物进行任选的调理之后，将的塑料组合物(b)成型为塑料制品。

有利地，步骤(b)在塑料组合物的聚合物处于部分或完全熔融状态的温度下进行。例如，步骤(b)可以在等于或高于40℃的温度下进行，特别是在等于或高于45℃、55℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃或甚至高于150℃的温度下进行，这取决于塑料组合物中聚合物的性质。典型地，温度不超过300℃。更特别地，温度不超过250℃。可以由本领域技术人员根据塑料组合物的类型和其包含的聚合物和/或预期的塑料制品的种类来调整步骤(b)的温度。特别地，根据步骤(a)生产的塑料组合物的聚合物的熔点或熔融温度选择温度。

在具体实施方案中，步骤(b)在塑料组合物的聚合物的熔点下进行。然后，聚合物处于部分或完全熔融状态。在另一实施方案中，步骤(b)在所述聚合物的玻璃化转变温度(Tg)至熔点的温度下进行。在另一具体实施方案中，步骤(b)在高于所述聚合物的熔点的温度下进行。

典型地，所述步骤(b)可以通过挤出、挤出混炼、挤出吹塑、吹膜挤出、流延膜挤出、压延和热成型、注塑、压塑、挤出膨胀、旋转模塑、整烫、涂层、分层、膨胀、拉挤成型、压缩造粒或3D打印来进行。这些操作是本领域技术人员众所周知的，它们将容易地根据预期的塑料制品的种类来调整加工条件(例如温度、停留时间等)。例如，吹膜和流延膜挤出特别适合于塑料膜的生产。作为另一实例，压延工艺特别适合于塑料片的生产，并且注塑、热成型、吹塑、滚塑或3D打印特别适合于塑料硬质制品的生产。

在优选实施方案中，步骤(b)用粉末或颗粒形式，优选颗粒形式的固体塑料组合物实施。

基于塑料制品的总重量，塑料制品包含0.1重量％-10重量％的塑料组合物。优选地，组合物占塑料制品的0.1％-5％，更优选0.1％-3％。或者，塑料组合物占塑料制品的约5％。

在另一实施方案中，将本发明的液体组合物直接引入使塑料制品成型的步骤(b)中。

在具体实施方案中，本发明涉及制备塑料制品的方法，包括：

-步骤(a)，将0.1重量％-10重量％的上述组合物与至少PLA混合，其中该组合物的生物实体选自具有PLA降解活性的蛋白酶，和

-步骤(b)，使步骤(a)的所述混合物成型为塑料制品，

其中混合步骤(a)优选在150-180℃的温度下和/或在挤出机中，优选在双螺杆挤出机中，更优选在同向旋转双螺杆挤出机中进行。

更一般地，塑料制品可以使用本发明的液体组合物通过本领域技术人员已知的任何技术来生产。

有利地，基于塑料制品的总重量，本发明的塑料制品包含：

-10-98％的以上定义的聚酯，特别是聚乳酸(PLA)，

-0.01-10％的多糖载体，其选自以上定义的淀粉衍生物、天然树胶、海洋提取物、微生物和动物多糖，

-0-30％的以上定义的熔融温度低于140℃和/或玻璃化转变温度低于70℃的第一聚合物，和

-0.01％-10％的具有PLA降解活性的生物实体。

优选地，塑料制品包含至少3％的第一聚合物，更优选至少4％的第一聚合物。在另一优选实施方案中，塑料制品包含0.1％-1％的多糖载体。在另一优选实施方案中，塑料制品包含作为主要成分的PLA和小于1％的具有PLA降解活性的生物实体，优选小于0.5％，优选约0.25％。在另一具体实施方案中，塑料制品包含0.1-0.5％的具有PLA降解活性的酶，优选约0.25％。

具有生物实体的均匀分散体的塑料制品

本发明的另一目的在于提供使包含至少一种聚合物和所述生物实体的塑料制品中聚合物降解生物实体的分散体均匀化的方法，所述方法包括在该塑料制品的生产过程期间引入如上所述的液体组合物。

因此，本发明的另一个目的在于提供包含至少一种聚合物和如上所述的组合物的塑料制品，其中组合物的生物实体能够降解所述聚合物并且其均匀地分散在塑料制品中。

发明人发现，与用固体形式的生物实体生产的塑料制品相比，用本发明的组合物生产塑料制品可以获得塑料制品中生物实体分散体的均匀性增加的塑料制品，从而获得具有增强的物理性能的塑料制品。发明人还发现，载体的选择对于在生产过程期间保护生物实体并获得具有预期降解和技术性能的塑料制品很重要。

发明人已经表明，与使用本领域的生物实体的固体或液体组合物相比，通过在塑料制品的生产过程期间使用本发明的液体组合物，可以改善包含聚合物和具有聚合物降解活性的生物实体的塑料制品的降解性和物理和/或机械特性。

因此，本发明的另一目的在于提供用于使塑料制品中生物实体分散体均匀化的方法，所述方法包括在塑料制品的生产过程期间引入本发明的液体组合物。

可以由本领域技术人员根据本领域本身已知的方法来评估塑料制品中生物实体分散体的均匀性。例如，在本发明的上下文中，可以通过测量以下至少一种性质来评估塑料制品中生物实体分散体的均匀性：雾度、表面粗糙度、动态摩擦系数、杨氏模量、断裂伸长率、断裂拉伸应力、最大应力、最大应力下的应变、冲击强度和生物降解性。

雾度定义为通过塑料制品散射超过2.5°的入射光的百分比。雾度是由塑料制品中所含的杂质(诸如制品中细小颗粒的堆积或表面上非常小的缺陷)或其结晶度水平引起的。雾度值越低，制品的透明度越高。雾度没有特定的单位，其以％表示。如果雾度值大于30％，则该制品散射。雾度计和分光光度计可用于测量雾度水平。塑料制品的雾度可根据ASTMD1003或NF EN 2155-9进行测量。根据本发明，制品的雾度根据NF EN 2155-9(1989年8月)测量。特别地，与由本领域的生物实体的固体组合物生产的相同塑料制品相比，由生物实体的液体组合物生产的塑料制品可表现出更低的雾度值。典型地，与用本领域的生物实体的固体或液体组合物生产的塑料制品的雾度值相比，该塑料制品的雾度值降低了约1％、2％、3％、4％、5％或更多。

塑料制品的断裂伸长率或断裂应变与塑料制品抵抗形状变化而不破裂的能力有关。断裂伸长率也称为断裂应变或断裂拉伸伸长率。它以％计，并且可以通过将塑料制品的断裂伸长率除以塑料制品的初始标距长度再乘以100来计算。

断裂拉伸应力也称为塑料制品的断裂拉伸强度或断裂应力，其被定义为测试样品断裂的拉伸应力。也称为极限拉伸应力或最大应力的拉伸应力对应于拉伸试验期间试样承受的最大拉伸应力。其用最大载荷除以样品的原始最小横截面面积来计算。结果应以单位面积的力表示，通常为兆帕(MPa)。

最大应力下的应变或拉伸强度下的拉伸应变是对应于拉伸强度的点处的拉伸应变。它以％为单位测量，并且可以通过将塑料制品在最大应力下的伸长率除以塑料制品的初始标距长度并乘以100来计算。

塑料制品的杨氏模量，也称为弹性模量或拉伸模量，是固体材料刚度的量度。它是线性弹性固体材料的机械性能。它定义了材料中的应力(每单位面积的力)和应变(比例变形)之间的关系。结果应以帕斯卡或兆帕斯卡(MPa)表示。

塑料制品的杨氏模量、断裂伸长率、断裂拉伸应力、最大应力、最大应力下的应变可根据ASTM D882-12或NF EN ISO 527-3对厚度低于1mm的塑料制品进行测量。特别地，可以在两个不同的方向上进行测量：纵向或横向。使用ASTM D638-14或NF EN ISO 527-2对厚度1mm-14mm的塑料制品进行这些标准的测定。

塑料制品的断裂伸长率、断裂时的拉伸应力(或极限拉伸强度)、最大应力、最大应力下的应变和杨氏模量可以根据ASTM D882-12或NF EN ISO 527-3对厚度低于1mm的塑料制品进行测量。它可以在两个不同的方向上进行测量：具有以下参数的纵向或横向(对于杨氏模量，夹具分离速率：10mm/min；对于其他性能，夹具分离速率：50mm/min；初始夹具间距100mm；塑料制品尺寸：长150mm，宽15mm，平均厚度17μm)或标准中规定的其他条件。使用ASTM D638-14或NF EN ISO 527-2对厚度1mm-14mm的塑料制品进行这些标准的测定。

特别地，与由生物实体的固体组合物生产的相同塑料制品相比，通过使用如上所示的液体组合物获得的塑料制品可以表现出更高的断裂伸长率。典型地，该塑料制品在选自纵向或横向的至少一个方向上的断裂伸长率比由生物实体的固体组合物生产的塑料制品的断裂伸长率高10％，优选高20％，50％，100％或更高。

特别地，与由生物实体的固体组合物生产的相同塑料制品相比，用本发明的液体组合物生产的塑料制品可以表现出更高的断裂拉伸应力。典型地，该塑料制品的断裂拉伸应力比由生物实体的固体组合物生产的塑料制品的断裂拉伸应力高20％，优选高30％，40％，50％或更高。典型地，该塑料制品在选自纵向和横向的至少一个方向上的断裂拉伸应力比由生物实体的固体组合物制成的塑料制品的断裂拉伸应力高5MPa，优选高7MPa，10MPa，15MPa或更高。

特别地，与由生物实体的固体组合物生产的相同塑料制品相比，由本发明的液体组合物生产的塑料制品可以显示出更高的杨氏模量。典型地，该塑料制品在选自纵向和横向的至少一个方向上的杨氏模量比由生物实体的固体组合物生产的塑料制品的杨氏模量高约20％，优选高30％，40％，50％或更高。典型地，该塑料制品在选自纵向和横向的至少一个方向上的杨氏模量比由生物实体的固体组合物生产的塑料制品的杨氏模量高约20MPa，优选高30MPa，50MPa，100MPa或更高。

当两个物体相对于彼此移动并相互摩擦(就像在地面上的砝码)时，就会出现动态摩擦系数或滑动摩擦系数或动摩擦系数(也缩写为μ_D)。根据本发明，当塑料制品在另一相同塑料制品上滑动时测量μ_D。滑动摩擦系数定义为塑料制品的动态摩擦力(克服摩擦所需的力)与垂直于两个塑料制品作用的法向力N之比。该系数没有单位。将待测试的表面置于平面接触中和均匀接触压力(法向力N)下。记录使表面相对于彼此移动所需的力(动态摩擦力)。根据本发明，根据标准NF EN ISO-8295(2004年12月)测量μ_D，该标准适用于厚度低于0.5mm的塑料膜或塑料片。设备包括：水平测试台，其上放置有塑料制品；产生压力(1.96N)的砝码，其上附接有塑料制品；以及牵引机构，用于在砝码和测试台之间产生相对运动。根据本发明，该砝码被拉动并在测试台上移动(测试速度＝500mm/min)。该测量精确到约0.01％。特别地，由生物实体的液体组合物生产的塑料制品可以表现出比由生物实体的固体组合物生产的相同塑料制品更低的动态摩擦系数。典型地，该塑料制品的动态摩擦系数比由生物实体的固体组合物生产的塑料制品的动摩擦系数低5％，优选低10％，15％，20％或更低。

塑料制品的表面粗糙度可以通过一组用户的视觉测试来评估。塑料制品在其表面上没有可见的缺陷，它是光滑的。由固体组合物生产的塑料制品在其表面上显示出不规则性，这归因于我们可以通过触摸感受到和肉眼看到的颗粒聚集体。这也通过使用Mitutoyo测厚仪测量厚度来评估，以证明塑料制品中存在聚集体。

冲击强度定义为材料在高速施加的应力下抗断裂的能力，其定义为断裂前吸收的能量。对于硬质塑料制品，可以根据标准NF EN ISO 179使用由与这种塑料制品相同的材料制成的厚度为4mm且总长度为80mm的塑料样品测量冲击强度。厚度低于4mm的硬质塑料制品的冲击强度的测定也可以根据标准NF EN ISO 6603-1在这种塑料制品上直接测量。特别地，通过使用本发明的生物实体的液体组合物获得的塑料制品可以显示出比由生物实体的固体组合物生产的相同塑料制品更高的冲击强度。典型地，本发明的塑料制品的冲击强度比由生物实体的固体组合物生产的塑料制品的冲击强度高约20％，优选高25％，30％，40％。

发明人还表明，与不含生物实体的塑料制品相比，在塑料制品的生产过程期间通过本发明的液体组合物引入生物实体不会影响这种塑料制品的技术性能。

本发明还提供用于增加包含至少一种聚合物的塑料制品的生物降解性的方法，所述方法包括在塑料制品的生产过程中引入本发明的液体组合物。

塑料制品的生物降解性被定义为在水性条件下在限定的时间内单体、二聚体或水和二氧化碳的释放。特别地，根据本发明，根据乳酸和乳酸二聚体的释放来测量含有PLA的塑料制品的生物降解性。特别地，通过使用本发明的液体组合物获得的塑料制品可以显示出比由本领域的生物实体的固体或液体组合物生产的相同塑料制品更高的生物降解性。典型地，在2天后，本发明的塑料制品的生物降解性比由本领域的生物实体的固体或液体组合物生产的塑料制品的生物降解性高约25％，30％，40％或100％。

在具体实施方案中，塑料制品是塑料膜，其包含至少一种聚酯和能够降解所述聚酯的生物实体。

替代地或另外地，本发明的塑料膜是厚度小于100μm，优选小于50μm，更优选小于30μm，甚至更优选小于20μm的膜。

特别地，由本发明的组合物生产的塑料膜的雾度值比由生物实体的固体组合物生产的塑料膜的雾度值低约3％，4％，5％或更多。因此，塑料膜的雾度值为80％-95％，优选85％-93％。或者，塑料膜的雾度值高于30％，优选高于50％，更优选高于70％，甚至更优选高于85％。除此之外，塑料膜的雾度值低于98％，优选低于96％，更优选低于95％，甚至更优选低于94％。在另一实施方案中，塑料膜的雾度值低于60％。

在另一具体实施方案中，膜的杨氏模量在两个方向(纵向或横向)上优选高于200MPa，和/或膜的断裂拉伸应力优选在两个方向(纵向或横向)上均高于15MPa，和/或膜的断裂伸长率优选在纵向上大于130％，在横向上大于300％。在另一具体实施方案中，根据ENISO 527-3测量的根据本发明的膜的纵向断裂伸长率大于130％，横向断裂伸长率大于240％，和/或根据EN ISO 6383-1测量的膜横向撕裂强度大于30N/mm，而其同时具有较高的PLA含量。根据EN ISO527-3测量，其纵向弹性模量大于200MPa，横向弹性模量大于150MPa和/或根据EN ISO 527-3测量，其纵向最大应力大于15MPa，横向最大应力大于13MPa。

在另一具体实施方案中，塑料制品是硬质塑料制品，其包含至少一种聚酯和具有聚酯降解活性的生物实体。

在具体实施方案中，根据NF EN ISO 179，本发明的硬质塑料制品显示出高于17kJ/m²，优选高于20kJ/m²的冲击强度。

在另一具体实施方案中，根据NF EN ISO 527-2，本发明的硬质塑料制品显示出低于4GPa的拉伸模量，优选低于3GPa，以及高于40MPa的断裂拉伸强度，优选高于55Mpa。

根据具体实施方案，本发明的硬质塑料制品是厚度低于800μm，优选低于450μm的片材。根据NF EN ISO 7765-1，本发明的片材显示出高于1J，优选高于1.5J，更优选高于2J的冲击强度。片材在两个方向(纵向和横向)的弹性模量均低于2GPa，同时保持足够的刚度以实现预期的应用，并且在最大应力下在两个方向上的应变均大于3％，优选大于4％。

在另一具体实施方案中，塑料制品是非织造织物，其包含至少一种聚酯和具有聚酯降解活性的生物实体。

有利地，所得塑料制品是符合本领域技术人员已知的相关标准和/或标签中的至少一种的可生物降解的塑料制品，诸如标准EN13432、标准NFT51800、标准ASTM D6400、OKBiodegradation Soil (Label

Austria)、OK Biodegradation water(Label

Austria)、OK Compost(Label

Austria)、OK Compost Home(Label

Austria)。

可生物降解的塑料制品是指在环境条件下至少部分转化为塑料制品的至少一种聚酯的低聚物和/或单体、水、二氧化碳或甲烷和生物质的塑料制品。例如，塑料制品在水中是可生物降解的。优选地，约90重量％的塑料制品在少于90天内，更优选少于60天内，甚至更优选少于30天内在水中生物降解。更优选地，当暴露于环境中发生的潮湿和温度条件下时，塑料制品可以生物降解。优选地，约90重量％的塑料制品在环境中少于3年内生物降解，更优选少于2年内，甚至更优选少于1年内。或者，塑料制品可以在工业堆肥条件下生物降解，其中温度保持在50℃以上。

具体实施方式

实施例1-本发明的液体组合物的制备及其在制备包含PCL和PLA的膜中的用途

1.1-本发明的液体组合物的制备

已经使用以液体形式出售的商业化蛋白酶

16L(Novozymes)制备了不同的液体组合物(基于液体组合物和水的总重量，其包含超过50％重量的多元醇)。已知这种酶具有降解聚乳酸的能力((Degradation of Polylactide by commercialproteases；Y.Oda,A.Yonetsu,T.Urakami and K.Tonomura；2000)。

已经通过在使用5mM CaCl2的3.5Kd膜(渗滤系数约为50)上超滤和渗滤商业化

16L获得液体组合物A(LC-A)。该方法能够去除商业化

16L所含的多元醇。由于没有在液体组合物A中添加载体，该组合物对应于阴性对照。

也可以通过在使用5mM CaCl2的3.5Kd膜(渗滤系数约为50)上进行超滤和渗滤，由商业化的液体形式的

获得液体组合物B和C(LC-B和LC-C)。将粉末形式的麦芽糖糊精(Maldex-TEREOS)和阿拉伯胶(INSTANT GUM AA–NEXIRA)分别以相同的百分比以占液体组合物总重量的约23重量％添加到滤液中，以便比较这两种载体的保护作用。表1列出了对不同液体组合物的描述。

表1：本发明的液体组合物(LC-B和LC-C)和阴性对照(LC-A)的描述。

％以重量计，基于最终液体组合物的总重量。

1.2-使用本发明的组合物制备母料

由聚己内酯(PCL)聚合物(Perstorp的Capa^TM 6500)的粒料和实施例1.1中所述的本发明组合物制备母料组合物。进一步测定了所述母料的酶活性。

使用了混炼机或同向旋转双螺杆挤出机(Leistritz ZSE18MAXX)。该混炼机包含九个连续的加热区Z1-Z9，其中温度可以独立控制和调节。在区Z9之后有另外的区Z10，其对应于也是加热部件的双螺杆(Z10)的头部。为了使本发明的液体组合物与熔融聚合物有效地混合，使用合适的螺杆轮廓。表2总结了每种挤出母料的参数。

熔融的聚合物到达包含具有一个3.5mm孔的模具板的螺杆Z10中，并立即浸入充满水和碎冰混合物的2m长的冷水浴中。将所得挤出物造粒成＜3mm的固体粒料。

根据该实验，用20重量％的液体组合物挤出了80重量％的PCL。

表2：混炼过程的温度分布和过程参数

根据下述方案测定母料中的酶活性。

在50mL Falcon管中，将50mg粒料与10mL二氯甲烷(Sigma Aldrich，CAS 75-09-2)混合。使用涡旋器(Genie2-Scientific Industrie)混合溶液直至化合物完全溶解。然后，添加5mL pH 9.5的0.1M Tris缓冲液。手动摇动每个管以产生乳液。然后，通过在5分钟内用10000G离心(Heraeus Multifuge X302-Thermoscientific)分离有机相和水相。去除水相并分开保存。向有机相中再添加5mL pH 9.5的0.1M Tris缓冲液，并重复操作直到去除水相。将两个5mL水相混合。为了去除10mL水相中的痕量二氯甲烷，在20分钟内向样品中鼓泡入氧气。使用比色测试测定每个样品的蛋白酶活性：将20μL正确稀释的样品与180μL 5mMpNA溶液(N-琥珀酰-Ala-Ala-Ala-p-硝基苯胺，Sigma Aldrich-CAS 52299-14-6)混合。使用吸收分光光度计(Clariostar-BMG Labtech)在30℃-420nm下测量光密度。因此，使用校准曲线测定活性酶的质量。

比较该化合物中活性酶的质量和理论酶的质量，可以测定母料中残留活性的百分比。

表3中列出了所生产母料的残留活性。

表3：含有本发明液体组合物的母料的残留活性

与使用不含载体的液体组合物(LC-A-阴性对照)生产的母料相比，使用本发明的液体组合物(LC-B和LC-C)生产的母料表现出更高的残留活性，这表明在挤出过程期间对酶的保护作用更高。用本发明的包含阿拉伯胶的组合物生产的母料甚至显示出比用本发明的包含麦芽糖糊精的组合物生产的母料甚至更好的残留活性。

1.3-可降解塑料膜的制造

使用实施例1.2的颗粒状母料组合物通过挤出工艺生产可生物降解的基于聚乳酸的塑料制品。进一步测试了所述塑料制品的生物降解性。

基于PLA的基质的制备

使用实施例1.2中所述的双螺杆挤出机挤出基于PLA的基质。该基质的组成是42.3重量％的NatureWorks的PLA 4043D、51.7重量％的NaturePlast的PBAT PBE006和6重量％的OMYA的CaCO₃。

所有材料在挤出前均已干燥。将PLA和PBAT分别在60和40℃的干燥器中干燥约16h。将碳酸钙在40℃-40mb的真空烘箱中放置16h。

在挤出机的十个区中将温度设定在185℃。螺杆转速为175rpm，总输入质量速率为约7kg/h。使用重力进料器将CaCO₃在7区中引入到熔融的聚合物中，以获得基质。在制粒之前，将所得挤出物在冷水浴中冷却。

母料：将实施例1.2中所述的母料MB1-MB2-MB3用于生产塑料膜。

吹膜步骤

在吹膜挤出之前，将母料和基于PLA的基质在干燥器中于50℃干燥40h。根据表4，基于母料中的理论酶质量，制备共混物以在所有膜中引入相同量的酶：

表4：制成的膜的组成

使用具有20mm 30L/D的LBE20-30/C型挤出机的LabTech紧凑型LF-250型吹膜生产线生产膜。螺杆转速为50rpm。表5中详细列出了设定温度。

表5：挤出机和模具温度设置

区

Z1

Z2

Z3

Z4

模具#1

模具#2

T℃

150℃

150℃

150℃

150℃

155℃

155℃

1.4-解聚测试

根据下面列出的方案，使用实施例1.3中生产的塑料膜进行解聚测试。

称重100mg的每个膜，并将其引入装有50mL pH 8的0.1M Tris缓冲液的塑料瓶中。通过在Infors HT Multitron Pro孵育摇床中，28℃、150rpm下孵育每个样品来开始解聚。定期采样1mL缓冲液的等分试样，并在0.22μm注射器过滤器上过滤，并通过带有AminexHPX-87H色谱柱的高效液相色谱(HPLC)分析样品，以监测乳酸(LA)和乳酸二聚体的释放。所用色谱系统是Ultimate 3000UHPLC系统(Thermo Fisher Scientific，Inc.Waltham，MA，USA)，其包括泵模块、自动进样器、恒温50℃的柱温箱、波长为220nm的UV检测器。洗脱液为5mM H₂SO₄。进样量为20μL样品。根据由商业化LA制备的标准曲线测量LA。

基于释放的LA和LA的二聚体计算塑料膜的水解。通过膜中PLA的百分比计算降解百分比。

表6显示了两天后膜的解聚结果。

表6：用本发明的组合物(B和C)和阴性对照制备的膜的解聚比较

	2天后的解聚速率
		膜A(阴性对照)-包含MB1(PCL/LC-A)	0.002％
膜B-包含MB2(PCL/LC-B-麦芽糊精)	9.6％
		膜C-包含MB3(PCL/LC-C-阿拉伯胶)	11.6％

与用不含载体的液体组合物(MB1/LC-A-阴性对照)生产的对照膜相比，用本发明的组合物(MB2/LC-B和MB3/LC-C)生产的膜显示出更高的解聚速率，归因于其较高的残留活性。这些结果证实，在挤出过程期间，使用本发明的液体组合物导致对酶的更高保护。用包含阿拉伯胶的组合物生产的膜显示出比用包含麦芽糊精的组合物生产的膜甚至更好的降解性。

实施例2-本发明的液体组合物的制备，这种组合物在生产膜中的用途以及膜的机 械性能和降解性能的评估。

2.1-包含生物实体的组合物的制备

由商业化蛋白酶

16L(Novozymes)制备液体组合物(“LC”)。

通过在使用5mM CaCl₂的3.5Kd膜(渗滤系数约为100)上对商业化的

16L进行超滤和渗滤以获得浓缩的液体组合物并去除存在于商业化溶液中的多元醇而获得LC。然后，基于液体组合物的总重量，将约23％的阿拉伯胶(INSTANT GUM AA–NEXIRA)作为载体添加到液体组合物中。

也根据相同的方案使用商业化蛋白酶

16L和上述方案制备固体组合物。浓缩所得的液体组合物，然后将其通过冷冻干燥进行干燥，以获得称为“SC”的固体组合物。

表7总结了不同组合物的比较。

表7：液体和固体组合物

％以重量计，基于最终组合物的总重量。

2.2-母料的制备

使用与实施例1.2相同的混合机，用聚己内酯聚合物(Perstorp的PCL-Capa^TM6500)的粒料和2.1的液体或固体组合物制备母料。

更特别地，生产包含PCL和来自实施例2.1的液体酶组合物LC的母料。PCL和LC分别在作为非加热区的进料区引入挤出机中。为了进料，将重力进料器用于聚合物，并将蠕动泵用于液体组合物。获得的母料称为MB-L。

同时，制备了包含PCL和实施例2.1的固体酶组合物SC的母料。使用适用于定量粉末形式的固体的重力进料器将SC引入7区。获得的母料称为“MB-S”。

表8和表9中详述了用于母料挤出的参数。使用合适的螺杆轮廓以有效地将相应的组合物与聚合物混合。

表8：挤出机温度设置

	区	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7	Z8	Z9	Z10(模具)
												MB-L	温度(℃)	70	70	70	70	70	65	65	65	65	65
MB-S	温度(℃)	70	70	70	70	70	70	70	70	70	70

表9：用于母料的挤出参数

	组合物	螺杆转速(rpm)	总输入速率(kg/h)
				MB-L	72％Capa<sup>TM</sup> 6500+28％LC	150	3
MB-S	70％Capa<sup>TM</sup> 6500+30％SC	150	3.5

熔融的聚合物到达包含具有一个3.5mm孔的模具板的螺杆Z10中，并立即被浸入2m长的装有水和碎冰的混合物的冷水浴中。将得到的挤出物造粒成＜3mm的固体粒料。

2.3-膜的生产

A-基于PLA的基质的制备

使用三种不同的基于PLA的基质生产膜：两种来自BASF的商业化化合物

F2332和

F2223，以及称为“基质1”的自制混炼基质。

使用双螺杆挤出机CLEXTRAL EV25HT制造基质1，该双螺杆挤出机包含十二个区Z1-Z12，其中温度是独立控制和调节的。基质1由33％的含有10重量％的乙酰基柠檬酸三丁酯的预增塑PLA(Jungbunzlauer的

BII)、32％的BASF提供的PBAT EcoflexC1200、30％的热塑性淀粉(其中该淀粉为Roquette提供的标准玉米淀粉171111)和5％的OMYA的碳酸钙组成。

表10：挤出机温度设置

	区	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7	Z8	Z9	Z10	Z11	Z12
														基质1	温度(℃)	50	70	70	80	90	150	150	150	150	150	150	150

B-用液体组合物(MB-L)生产膜

对于吹膜，使用具有20mm 30L/D的LBE20-30/C型挤出机的LabTech紧凑型LF-250型吹膜生产线。所用螺杆转速为60rpm。对于17μm的目标，膜的吹塑比约为5。

在吹膜之前，将MB-L(实施例2.2)和不同的基于PLA的基质在干燥器中于50℃干燥40h。然后，以93/7的母料重量比，将MB-L与基于PLA的基质混合。

使用基于PLA的基质

F2332和

F2223获得的膜分别称为膜1和膜2，且表11列出了用于挤出的参数。

表11：挤出机和模具温度设置

用基质1生产的膜称为膜3，表12显示了用于挤出的参数。

表12：挤出机和模具温度设置

样品

区

Z1

Z2

Z3

Z4

模具#1

模具#2

膜3(基质1)

T℃

145

147

148

148

148

150

C-用固体组合物(MB-S)生产对照膜

基于PLA的基质

F2332和

F2223以及基质1用作基于PLA的基质，以生产具有包含生物实体固体组合物的母料的膜，分别命名为膜4，膜5和膜6。

在吹膜之前，将MB-S和基于PLA的基质在干燥器中于50℃干燥40h。将仅包含PCL和阿拉伯胶70/30w/w的额外的母料添加到MB-S/基于PLA的基质的混合物中，以便在本发明的所有膜中获得相同的生物实体浓度。

最后，通过使用93重量％的基于PLA的基质和7重量％的两种母料(MB-S和额外的母料)的混合物来制备膜。

然后，将MB-S干混至基于PLA的基质中，并引入吹膜挤出机中。

使用与膜1、2和3相同的方法生产膜，除了温度分布如表13所示：

表13：挤出机和模具温度设置

膜

区

Z1

Z2

Z3

Z4

模具#1

模具#2

膜4,5和6

T℃

135

147

147

150

152

150

膜1和4、膜2和5以及膜3和6分别具有相同的组成，除了母料的性质不同(固体VS液体)。

2.4-评估塑料膜的机械性能和降解性能

分析实施例2.3中生产的膜的以下参数：

A.雾度

根据NF EN 2155-9(1989年8月)，使用配备有150mm积分球的光谱仪UV-VisiblePerkin Elmer 650S测定雾度。数值是在50x30mm2的样品上测定的。在每张膜上，对膜的3个不同部分重复进行3次测量。

B.表面粗糙度(动态摩擦系数)

根据标准NF EN ISO-8295(2004年12月)测量动态摩擦系数(μD)，该标准适用于厚度低于0.5mm的塑料膜或塑料片。使用配备20N传感器容量的Lloyd Instruments LS5测试机进行测定。该设备包含水平测试台，其上放置有第一样品；产生压力(1.96N)的砝码，其上附接有第二样品；以及牵引机构，以在该砝码和测试台之间产生相对运动。将砝码拉到测试台上并移动(测试速度＝500mm/min)。该测量精确到约0.01％。样品尺寸如下：80mm x200mm。

动态摩擦力F_D是相对运动的6个第一厘米的平均力。

C.机械拉伸性能和厚度

根据ASTM D882-12标准(在23℃和55％RH下)，使用配备了50N传感器容量的Zwick测试机测定拉伸机械性能(断裂伸长率、断裂拉伸应力、杨氏模量)。使用以下参数分析了两个膜方向：纵向和横向：

-对于杨氏模量，夹具分离速率＝10mm/min

-对于其他性能，夹具分离率＝50mm/min

-初始夹具间距：100mm，

-样品尺寸：150mm x 15mm。

-平均厚度：17μm

基于膜的重量、尺寸和密度测定用于拉伸分析的厚度。做出这种选择是为了克服由于膜表面中存在颗粒聚集体而导致的厚度过高估计，特别是在使用固体组合物时。

然而，可以使用Mitutoyo测厚仪进行厚度测量，以证明所观察到的含有聚集体的膜的表面粗糙度。

D.解聚试验

该方案与实施例1.4中使用的方案相同。

E.结果与比较

将用本发明的液体组合物制备的膜获得的结果与用固体组合物制备的膜获得的结果进行比较：膜1VS膜4；膜1VS膜4；膜2VS膜5；膜3VS膜6。

-机械性能

表14显示了在膜1、2、4和5上测量的雾度结果。膜1和2的雾度值分别低于膜4和5的雾度值。雾度是由塑料制品中所含杂质(诸如制品中微小颗粒的堆积或表面上很小的缺陷)引起的。雾度值越低，制品的透明度越高。与使用生物实体的固体组合物相比，在塑料制品的生产过程期间使用本发明的液体组合物能够减少膜的雾度，这表明本发明的液体组合物能够增加生物实体在膜中的分散体。

表14：由液体或固体酶组合物生产的膜的雾度测定结果

表15和16显示了由Mitutoyo测厚仪测量的在2.3中生产的膜的动态摩擦系数、拉伸性能和厚度。“s”对应于与测量特性相同单位的标准偏差。

表15：动态摩擦系数、拉伸性能和膜厚度

在表16中，由MB-S生产的膜用作参考，并被视为所定义参数的100％。

表16：基数100上膜的动态摩擦系数和拉伸性能

摩擦系数是两个接触面的滑动力和保持力之比。该系数表示两种材料彼此滑动的难度。在表面粗糙的情况下，这种困难会增加。膜1、2和3的动态摩擦系数值分别低于膜4、5和6的动态摩擦系数值，表明表面粗糙度较小。与使用生物实体的固体组合物相比，在生产过程期间使用本发明的液体组合物可以降低动态摩擦系数，并由此减少表面粗糙度。

肉眼也可以看到该特征：由于颗粒聚集，膜4、5、6在表面上显示出不规则性。

使用Mitutoyo测厚仪进行的厚度测量也证明了由生物实体的固体组合物生产的膜所观察到的这种表面粗糙度，其导致了膜中的聚集体。

与固体组合物相比，使用本发明的液体组合物测得的膜的杨氏模量、断裂应变和极限拉伸强度明显更高。本发明的液体组合物具有较小的粒径，这导致膜中颗粒的精细且均匀的分散体，并因此改善了机械性能。

-解聚测试

解聚测试表明，与用固体酶组合物获得的膜相比，由本发明的液体组合物获得的膜具有明显更高的解聚率百分比，如表17(

F2332的膜)、表18(

F2223的膜)和表19(基质1的膜)所示。由MB-S生产的膜用作参考，其解聚度为100。

表17：

F2332的情况-16天后的解聚水平

表18：

F2223的情况-16天后的解聚水平

表19：基质1的情况-2天后的解聚水平

2.5-硬质塑料制品的生产

使用注塑机生产硬质塑料制品：带有MC6计算机控制器系统的KM 50t/380CXClassiX型。

通过将实施例2.2的母料MB-L掺入两种类型的基于聚酯的基质中来生产硬质塑料制品。基质选自两种聚乳酸聚合物等级，其特性列于表20中。

表20：用于生产硬质塑料制品的基于聚酯的基质的特性

干混之前，将基于聚酯的基质和母料在干燥器中于50℃干燥40h。然后，将10％的MB-L添加到基于聚酯的基质中。还生产了具有100％基于聚酯的基质的制品以进行比较。

通过注塑工艺制造出60mm x 60mm的厚1mm的零件。根据所用基于聚酯的基质酸的等级设置参数。

表21总结了为注塑设置的参数

表21：用于通过注塑生产硬质制品的挤出参数

测量了组合物在筒中的总停留时间，对于PA1和PA2约为12min，对于PA3和PA4约为13min。

根据实施例1.4中所述的方案，将生产的硬质制品进行解聚测试。结果示于表22中，PA1和PA3用作参考，其解聚水平被认为是100。它们证明使用本发明的组合物能够生产可生物降解的硬质塑料制品。

表22：注塑成型塑料制品的解聚试验

表23：注塑成型塑料制品的解聚试验

样品	10天的解聚水平
		PA3(对照)	100
PA4	4267

实施例3-使用本发明的液体组合物制备母料，这种母料在生产基于PLA的硬质制 品中的用途以及该制品的拉伸、冲击和降解性能的评估

3.1-使用本发明的液体组合物制备母料

使用聚己内酯(PCL)聚合物(Perstorp的Capa^TM 6500)粒料和表24中所述的液体或固体酶组合物制备母料。以与实施例2.1中详述的相同方式制备液体组合物LC-1和固体组合物SC-1。

表24：用于生产母料的酶组合物

％以重量计，基于最终组合物的总重量

使用双螺杆挤出机Clextral Evolum 25HT制备包含PCL和本发明的液体组合物LC-1的母料MB-LC1，该挤出机包含十二个区Z1-Z12，其中温度是独立控制和调节的。该方法使用的参数如下：温度分布65℃-65℃-65℃-65℃-65℃-65℃-65℃-65℃-65℃-65℃-65℃-50℃，挤出机螺杆转速为450rpm，总流速为40kg/h。使用容积泵将PCL以32kg/h的速度引入1区中，将液体组合物LC-1以8kg/h的速度引入5区中。基于挤出的母料的总重量，将20％的液体酶组合物引入PCL。

同时，在具有以下参数的同向双螺杆挤出机(Leistritz ZSE 18MAXX)上制备包含PCL和固体组合物SC-1的母料MB-SC1，温度参数为70℃-70℃-70℃-70℃-70℃-65℃-65℃-65℃-65℃-65℃，螺杆转速为150rpm，总流速为2kg/h。在7区中使用重力进料器，基于母料的总重量，将22％的固体酶组合物引入PCL。两种母料的冷却和造粒系统与实施例1.2中详述的相同。

因此，母料MB-LC1和MB-SC1两者均包含相同的生物实体浓度。

3.2-通过注塑生产硬质塑料制品

使用注塑机(KM 50t/380CX ClassiX)生产厚度为4mm，总长度为170mm的塑料哑铃。

由PLA注塑级

Ingeo^TM 3251D和3.1中所述的母料MB-LC1生产哑铃。由相同的PLA等级和3.1中所述的母料MB-SC1生产对照哑铃。还生产了100％PLA哑铃，用于标准化的机械表征。

在制造硬质制品之前，使用干燥器在50℃下将PLA和MB-LC1干燥40h，并在50℃的真空烘箱中将MB-SC1干燥48h。通过使用95重量％的基于PLA的基质和5重量％的母料来制备硬质塑料制品。

表25详细列出了每种产品的注塑参数：

表25：哑铃生产的注塑参数

3.3-塑料制品的拉伸和冲击特性

表征了由本发明的液体组合物生产的硬质塑料制品和由固体组合物制成的对照塑料制品的拉伸和冲击性能。

·拉伸试验

使用配备有20kN力传感器的Zwick Roell测试机进行拉伸测试。根据ISO 527-1标准进行测试，测试结果列于表26。

表26：由本发明的液体组合物(RA-LC1)和对照(RA-SC1)生产的硬质塑料制品的拉伸性能

由来自液体组合物的母料生产的硬质制品在测量的机械特性上没有显示出显著差异，表明使用本发明的液体组合物对由本发明的这种组合物生产的硬质制品的弹性模量、最大应力、最大应力下的应变、断裂应力、断裂应变没有严重影响。

·夏比冲击试验

使用Zwick摆锤冲击测试仪根据NF EN ISO 179-1标准进行测试。使用加热的切割钳从注塑样品上切下测试棒。棒尺寸为4mm*10mm*80mm。测试结果示于表27。

表27：由本发明的液体组合物(RA-LC1)和对照(RA-SC1)生产的硬质塑料制品的冲击性能

样品	冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>)
		RA-LC1	21.81
RA-SC1	15.19

由本发明的液体组合物生产的本发明的硬质制品显示出比由固体生物实体组合物生产的那些更好的抗冲击性。当然，这归因于生物实体在塑料制品中的精细分布。

3.4-解聚测试：

对由本发明的液体组合物生产的注塑硬质制品RA-LC1进行了解聚测试。首先，将硬质制品粗磨，浸入液氮中，然后使用配备500μm栅格的Ultra-Centrifugal Mill ZM200RETSCH研磨。将100mg该粉末称重，引入并限制在透析管中。将该管置于50mL的0.1MpH9.5的Tris缓冲液中。通过在Infors HT Multitron Pro孵育摇床中，45℃、150rpm下孵育每个样品来开始解聚。定期采样1mL缓冲液的等分试样，并在0.22μm注射器过滤器上过滤，并使用Aminex HPX-87H色谱柱通过高效15液相色谱(HPLC)分析样品，以监测乳酸(LA)和乳酸二聚体的释放。所用色谱系统是Ultimate 3000UHPLC系统(Thermo Fisher Scientific，Inc.Waltham，MA，USA)，其包含泵模块、自动进样器、恒温50℃的柱温箱、波长为220nm的UV检测器。

洗脱液为5mM H2SO4。进样量为20μL样品。根据由商业化LA制备的20条标准曲线测量LA。

在48h后，硬质制品的解聚水平达到约10％，表明生物实体在由本发明的液体组合物生产的最终塑料制品中保留聚酯降解活性。

实施例4-使用本发明的液体组合物制备母料，该母料用于生产硬质片材的用途以 及评估这种片材的拉伸、冲击和降解性能

4.1-使用液体组合物制备母料

由聚己内酯(PCL)聚合物(Perstorp的Capa^TM 6500)的粒料和实施例3.1中所述的本发明的液体酶组合物LC-1制备母料组合物。使用包含十二个区Z1-Z12的同向双螺杆挤出机CLEXTRAL EV25HT制造母料，其中温度是独立控制和调节的。

使用蠕动泵将PCL以16kg/h引入到1区中，并将液体组合物以4kg/h引入5区中，其中根据表27加热这些区。基于母料的总重量，将20％的液体组合物LC添加到PCL中。该母料称为MB-LC2。

表27：用于生产母料的挤出机温度设置

	区	Z1	Z2	Z3	Z4	Z5	Z6	Z7	Z8	Z9	Z10	Z11	Z12
														MB-LC2	温度	90	65	65	65	65	65	65	65	65	65	65	65

根据实施例1.2中所述的方案测定母料中的酶活性。比较母料中活性酶的质量和理论酶的质量，可以测定母料中残留活性的百分比。MB-LC2母料的残留活性为60％。

4.2-本发明的可生物降解的塑料片的制造

使用热成型的PLA级Total

LX175生产450μm厚的塑料片材，以使其进行进一步标准化的冲击和拉伸特性以及生物降解性测试。

对于塑料片制造，使用包括四个区Z1-Z4的FAIREX挤出机，其中温度可独立控制和调节且直径为45、在标称开口的1.5mm处配有可调唇缘的220mm平坦模具且配有三筒压延机。在挤出和压延之前，将MB-LC2和PLA干燥并混合在一起。将MB-LC2在真空烘箱中于40℃干燥20h，并将PLA在干燥机中于40℃干燥4h。

由添加到PLA上的0％(阴性对照)、5％或10％的MB-LC2获得的片材分别命名为S0、S5和S10。表28中详细说明了挤出和压延参数。

表28：用于片材生产的挤出机和压延机设置

4.3-评估塑料片的解聚

为了评估塑料片的解聚速率，按照实施例3.4中已描述的方案进行解聚测试。

8天后，片材S0、S5和S10的粉末分别显示出0.08％、0.77％和13.0％的PLA解聚率，表明生物实体在由本发明的液体组合物生产的最终塑料制品(S5和S10)中保留了聚酯降解活性。

4.4-塑料片的Dart-测试特性

使用步骤方法，根据NF EN ISO 7765-1进行了冲击试验。根据该标准，将样品直接在塑料片上切下。使用Labthink BMC-B1 Dart测试机进行测试，结果列于表29。

表29：塑料片的冲击性能

	m50(kg)	E50(J)
			S0	0.158	1.0
S5	0.293	1.9
			S10	0.353	2.3

冲击测试的结果表明，与由100％PLA制成的对照S0相比，由本发明的液体组合物生产的片材(S5和S10)显示出抗冲击性的改善。

4.5-塑料片的拉伸特性

使用配备有20kN力传感器的Zwick Roell测试机进行拉伸测试。根据NF EN ISO527-1标准进行测试。测得的拉伸性能列于表30。

表30：塑料片的拉伸性能

与纯PLA片材(S0)相比，由通过本发明的液体组合物和PCL生产的母料本身生产的片材显示出随着在基于PLA的片材中掺入此类母料的增加而改善的柔性，同时保持了预期应用所需的足够的刚度。

实施例5-本发明的液体组合物的制备，以及这种组合物在制备包含PCL和PLA的膜 中的用途

5.1-本发明的液体组合物的制备

使用以液体形式出售的商业化蛋白酶

16L(Novozymes)制备本发明的不同液体组合物。

根据实施例1.1中所述的方法获得液体组合物D、E、F和G：在3.5Kd膜上超滤和渗滤商业化

16L，其中添加阿拉伯胶作为载体。

商业化

16L对应于液体组合物H，并用作阴性对照。基于液体组合物和水的总重量，这种组合物包含大于50重量％的多元醇。

表31列出了对不同液体组合物的描述。

表31：本发明的液体组合物(LC-D、LC-E、LC-F和LC-G)和阴性对照(LC-H)的描述。

％以重量计，基于最终液体组合物的总重量

5.2-使用本发明的组合物制备母料

使用与实施例1.2相同的混炼机，由聚己内酯(PCL)聚合物(Perstorp的Capa^TM6500)的粒料和实施例3.1中所述的本发明的组合物制备母料组合物。

根据该实验，用20重量％的液体组合物挤出了80重量％的PCL。表32总结了每种挤出母料的参数。

表32：混炼过程的温度分布和过程参数

使用实施例1.2中描述的方案进一步测定了所述母料的酶活性。比较母料中活性酶的质量和理论酶的质量，可以测定母料中残留活性的百分比。表33中列出了所生产的母料的残留活性。

表33：含有本发明的液体组合物的母料的残留活性

用本发明的液体组合物(LC-D至LC-G)生产的所有母料均表现出高残留活性。相反，含有Savinase 16L且对应于阴性对照的MB8没有显示任何残留活性。与已经描述的商业化制剂相比，该结果证实了对包含特定载体的本发明的液体组合物的挤出过程的关注。

具有相似的水含量(或相似的干物质)但生物实体含量不同的MB5和MB7表现出等效的残留活性。该结果倾向于表明，无论参与的生物实体的百分比如何，对生物实体的保护都是等效的。

另外，与用于生产MB5、MB6或MB7的组合物相比，由含有最高量的水的组合物生产的MB4显示出最低的残留活性。该结果倾向于表明，当水性溶剂的量低于70％，优选低于60％和/或当干物质的量高于30％，优选高于40％时，对生物实体的保护增加，而不取决于在本发明的液体组合物中引入的生物实体的量。

5.3-可生物降解塑料膜的制造

使用实施例5.2的颗粒状母料组合物MB4、MB5和MB6通过挤出工艺生产可生物降解的基于聚乳酸的塑料制品。进一步测试了所述塑料制品的生物降解性。

基于PLA的基质的制备

使用实施例1.2中所述的双螺杆挤出机挤出基于PLA的基质。该基质的组成是42.3重量％的NatureWorks的PLA 4043D、51.7重量％的NaturePlast的PBAT PBE006和6重量％的OMYA的CaCO₃。所有材料在挤出前均已干燥。将PLA和PBAT分别在60和40℃的干燥器中干燥约5h。将碳酸钙在40℃-40mb的真空烘箱中放置16h。

在挤出机的十个区中将温度设定在185℃。螺杆转速为175rpm，总输入质量速率为约5kg/h。使用重力进料器将CaCO₃在7区中引入到熔融的聚合物中，从而获得基于PLA的基质。在制粒之前，将所得的挤出物在冷水浴中冷却。

母料

使用实施例5.2中描述的母料MB4-MB5-MB6生产塑料膜。

吹膜步骤

在吹膜挤出之前，将母料和基于PLA的基质在50℃-40mb的真空烘箱中干燥15h。基于母料中的理论酶质量并根据表34制备共混物以便在所有膜中引入相同量的酶。对于膜E和F，有必要添加PCL6500(以同样条件干燥)，以便在所有膜中获得相同的组成。

表34：制成的膜的组成

使用实施例1.3中所述的相同机器和参数实现吹膜。

5.4-解聚测试

根据实施例1.4所述的方案，对实施例5.3中生产的塑料膜进行解聚测试。

基于释放的LA和LA二聚体计算塑料膜的水解。根据膜中PLA的百分比计算降解百分比。

表35显示了4天后膜的解聚结果。

表35：由本发明的组合物(LC-D、LC-E和LC-F)制得的膜的解聚的比较

	4天后的解聚
		膜D-包含MB4(PCL/LC-D)	15.3％
膜E-包含MB5(PCL/LC-E)	23.7％
		膜F-包含MB6(PCL/LC-F)	44.7％

用本发明的组合物生产的所有膜均显示高解聚速率，表明存在活性酶。本发明的液体制剂含有越多的干物质，则达到的降解产率越高。该结果证实，在两种挤出方法(母料生产和塑料制品生产)中，本发明组合物中较高的干物质导致对生物实体的较高保护。

实施例6-本发明的组合物在制造包含PLA的膜中的用途

6.1-使用本发明的组合物和PLA制备母料并评估此母料的残留活性

使用实施例3.1的本发明的液体组合物LC-1和两种级别的聚乳酸(PLA)制造母料：Total Corbion的无定形级Luminy LX930U(熔融温度低于140℃)和NatureWorks的半结晶级的Ingeo^TM Bio聚合物4043D(熔融温度高于140℃)。

在同向旋转双螺杆挤出机(Leistritz ZSE 18MAXX)上以150rpm的螺杆转速和2kg/h的总流速制备称为MB-PLA1、MB-PLA2和MB-PLA3的基于聚乳酸的母料。挤出温度详述于下表36中。将PLA引入非加热进料区(Z0)，并使用Brabender泵将LC-1引入Z6。两种母料的冷却和制粒系统与实施例1.2中详述的相同。表36还显示了母料的组成。

表36：混炼工艺的温度分布和工艺参数

使用上述根据实施例3.4的方案生产的母料进行解聚测试，24h后的解聚水平示于表37中。

表37：母料的解聚水平

基于较低熔点的PLA LX930U的母料(MB-PLA1和MB-PLA2)显示出比基于PLA4043D的MB-PLA3(其使用了较高的挤出温度)更高的解聚水平(即使在等量的生物实体下)。因此，使用熔融温度低于140℃的PLA，在较低的加工温度下，可以更好地保持液体组合物LC-1的酶活性。但是，结果表明，本发明的液体组合物也适于被引入熔点高于140℃的部分或完全熔融的聚合物中，并且生物实体仍在母料中保持聚合物降解活性。

6.2-膜的生产和解聚评估

使用MB-PLA1或MB-PLA2以及实施例1.3中的基于PLA的基质(42.3重量％的NatureWorks的PLA 4043D、51.7重量％的NaturePlast的PBAT PBE006和6重量％的OMYA的CaCO₃)生产膜。在吹膜挤出之前，将母料和基于PLA的基质在60℃的真空烘箱中干燥5h。制备的共混物的组成示于表38中。

表38：制成的膜的组成

膜	基于PLA的基质	MB-PLA1	MB-PLA2
				膜7	90％	10	-
膜8	90％	-	10
				膜9	80％	-	20

使用的吹膜生产线和设定温度与实施例1.3相同。螺杆转速设定为60rpm。调节冷却空气的振幅和拉伸速度以获得200mm的气泡宽度和15-20μm的膜厚度。

按照实施例1.4中设定的方案对上述生产的膜进行解聚测试，26天后的解聚水平示于表39。

表39：膜的解聚水平

膜	26天后的解聚百分比
		膜7	13.4％
膜8	5.5％
		膜9	8.6％

由包含熔融温度低于140℃的PLA的母料和本发明的组合物生产的膜均在水性介质中显示出降解。膜7和膜9应含有相同数量的生物实体，但是与基于由10％LC-1生产的MB-PLA2的膜9相比，基于浓度最高的母料(由20％LC-1生产的MB-PLA1)的膜7显示出更高的降解水平。

实施例7-本发明的组合物在通过3D打印制造包含PLA和PCL的硬质塑料制品中的 用途

7.1-使用本发明的组合物制备母料并评估这种母料的残留活性

使用实施例3.1的本发明的液体组合物LC制备母料。使用与实施例1.2相同的挤出机和相同的参数制备由90％的PCL(Perstorp的Capa^TM 6500)和10％的液体组合物LC-1(称为MB9)组成的母料，螺杆转速设定为150rpm的和总流速设定为2kg/h。

根据实施例1.2中所述的方案测定母料中的酶活性。MB9的残留活性为87％。

7.2包含PLA和PCL的硬质塑料制品的长丝制造和3D打印

使用NatureWorks的Ingeo^TM Biopolymer 4043D制造基于PLA的长丝。在长丝挤出之前，将母料MB9和PLA在真空烘箱中于50℃干燥15h。将母料与PLA按重量百分比30％/70％进行干混，然后在挤出机的三个区设定为100℃-170℃-190℃且模具设定为180℃下，在单螺杆挤出机(Scamex–Rheoscam，

-11L/D)中挤出。使用47rpm的螺杆转速。用加压空气冷却挤出物，长丝的最终直径为约1.75mm。

使用cartesian型打印机。这款打印机是Neocore型，具有可以加热到200℃的30x30cm的玄武岩盘以及装有可以加热到400℃的BondTech长丝系统的单喷嘴E3D。根据ISO537-2，使用5A拉伸试样几何形状进行3D打印测试。表40中详细列出了3D打印参数。

表40：3D打印参数

7.3解聚测试

使用与实施例3.4相同的方案，对100mg微粉化的5A拉伸样品(1mm网格)进行解聚测试。8天后，在45℃的pH 9.5的缓冲液(透析系统)中，样品的解聚达到11％。

解聚结果证实，即使在3D打印期间在高温下第二次加热之后，生物实体仍在由本发明的组合物生产的3D打印的塑料制品中保留聚合物降解活性。

Claims (28)

1.适于掺入部分或完全熔融的聚合物中的液体组合物，其包含具有聚合物降解活性的生物实体、载体和水性溶剂，其中

i)所述载体是选自淀粉衍生物、天然树胶、海洋提取物、微生物多糖和动物多糖的多糖，并且

ii)基于所述组合物的总重量，所述组合物包含：

-0.01重量％-35重量％的生物实体，

-15重量％-95重量％的水性溶剂，

-3重量％-80重量％的载体。

2.根据权利要求1所述的组合物，基于所述组合物的总重量，其包含：

-0.3重量％-30重量％的生物实体，

-19重量％-85重量％的水性溶剂，

-4重量％-80重量％的载体。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，基于所述组合物的总重量，其包含：

-0.3重量％-30重量％的生物实体，

-19重量％-60重量％的水性溶剂，

-15重量％-70重量％的载体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述水性溶剂是水，并且其中基于所述组合物的总重量，所述组合物包含大于20重量％的水性溶剂，优选大于重量30％，且小于80重量％的水。

5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中基于所述组合物的总重量，所述组合物包含30重量％-75重量％的水，优选40重量％-60重量％的水。

6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含约50％的水。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含约40％的水。

8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述生物实体选自具有聚合物降解活性的酶，更优选选自具有聚酯降解活性的酶，更优选选自蛋白酶、酯酶或脂肪酶。

9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述生物实体选自具有PLA降解活性的酶，优选选自蛋白酶。

10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物包含小于70重量％的载体，优选小于60重量％。

11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述载体是天然树胶，优选选自阿拉伯胶、瓜尔胶、黄蓍胶、刺梧桐胶。

12.根据权利要求11所述的组合物，其中所述载体是阿拉伯胶。

13.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，基于所述组合物的总重量，其包含：

-0.01％-35％的生物实体，优选PLA降解酶，

-30％-75％的水，

-10％-69.99％的载体，优选阿拉伯胶。

14.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，基于所述组合物的总重量，其包含：

-0.01％-35％的生物实体，优选PLA降解酶，

-30％-60％的水，

-20％-45％的载体，优选阿拉伯胶。

15.根据前述权利要求中任一项的组合物，基于所述组合物的总重量，其包含：

-0.01％-35％的生物实体，优选PLA降解酶，

-40％-60％的水，

-20％-45％的载体，优选阿拉伯胶。

16.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，基于所述组合物的总重量，其包含约50％的水、0.01％-35％的PLA降解酶和20％-49.99％的阿拉伯胶。

17.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中所述载体是淀粉衍生物，优选麦芽糖糊精。

18.根据权利要求1-17所述的液体组合物在制造塑料组合物中的用途。

19.根据权利要求18所述的用途，其中所述液体组合物的生物实体能够降解所述塑料制品的至少一种聚合物。

20.塑料制品，其包含至少一种聚合物和根据权利要求1-17中任一项所述的组合物，其中所述组合物的所述生物实体能够降解所述聚合物。

21.制备塑料制品的方法，其包括以下步骤：

a)通过以下制备包含聚合物降解生物实体和第一聚合物的母料：

(i)加热所述第一聚合物；和

(ii)在加热所述第一聚合物期间，基于所述母料的总重量，引入5重量％-50重量％的根据权利要求1-17中任一项所述的组合物；和

b)在生产所述塑料制品期间，将所述母料引入基于聚合物的基质中，

其中步骤a)在所述第一聚合物处于部分或完全熔融状态的温度下，优选通过挤出进行，并且步骤b)在所述第一聚合物和所述基于聚合物的基质的聚合物两者均处于部分或完全熔融状态的温度下进行，并且其中所述组合物的所述生物实体能够降解所述基于聚合物的基质的聚合物。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一聚合物是熔融温度低于140℃和/或玻璃化转变温度低于70℃、选自聚酯、淀粉、EVA及其混合物的聚合物。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其中所述第一聚合物选自PCL、EVA、PBAT、PLA及其混合物。

24.制造塑料制品的方法，其包括：步骤(a)，将0.01重量％-10重量％的根据权利要求1-17中任一项所述的组合物与至少一种聚合物混合，其中所述组合物的所述生物实体能够降解所述聚合物；以及步骤(b)，使步骤(a)的所述混合物成型为塑料制品。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述步骤(a)的混合在聚合物处于部分或完全熔融状态的温度下进行。

26.用于增加可生物降解塑料制品中聚合物降解生物实体的分散体的均匀性的方法，所述方法包括在生产塑料制品过程期间引入根据权利要求1-17中任一项所述的液体组合物。

27.用于增加包含至少一种聚合物和聚合物降解生物实体的塑料制品的生物降解性的方法，所述方法包括在生产塑料制品过程期间引入根据权利要求1-17中任一项所述的液体组合物。

28.用于制造含有生物实体的塑料制品的方法，其依次包括将根据权利要求1-17中任一项所述的液体组合物引入第一聚合物中以获得混合物的步骤，以及将所述混合物引入与所述第一聚合物不同的第二聚合物中的步骤，其中所述第一聚合物的熔点低于140℃，并且所述第二聚合物的熔点高于140℃。