[发明专利]使农业共产物改性的方法和由其制成的产物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年7月20日提交的美国临时申请号61/226,904、2009年7月23日提交的美国临时申请号61/227,998、和2009年9月25日提交的美国临时申请号61/245,695的权益，所述文献的公开内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

本发明总体地涉及植物材料和方法，并且具体地涉及使农业共产物(co-product)改性的方法，和用经改性的共产物制成的产物，如聚合物复合材料。

基于石油的燃料的高成本正在导致生物燃料如生物柴油和乙醇的生产增加。这预期导致农业共产物的供给过多，所述农业共产物是植物用来产生生物燃料后留下的植物材料。例如，生物柴油的生产使用来自大豆或其他植物的油和叶共产物如薄片(flake)、茎和外壳。为所述共产物寻找工业用途将改善生物燃料工业的经济学并且增强农场主的收益。

从谷物中提取油通常产生含有蛋白质和碳水化合物的共产物。当前的做法是分离和纯化以将蛋白质和碳水化合物相互分开以用于随后作为表面活性剂、流变学改性剂、填料等的用途。然而，将蛋白质和碳水化合物与农业共产物分开是一个极昂贵的过程，其已经阻碍所述产物的商业化。

油价的增加已经提高源自石油的聚合物的成本。如果源自石油的聚合物可以部分地由其他材料替代，则这种替换将节约成本并且减少与所述聚合物相关的环境废物。已经产生其中一部分聚合物由源自植物的材料替代的复合材料，但是现存的商品基于分离的蛋白质或碳水化合物作为填料。

提供使用农业共产物和其他植物材料的改进方法将是合乎需要的。

两份申请的公开内容都通过引用的方式并入本文。

发明内容

本发明涉及产生聚合物复合材料的方法。聚合物以液态如熔融状态提供。提供包含蛋白质和碳水化合物的植物材料，如大豆粉。提供反应性蛋白质变性剂。在液体聚合物的基质中形成该植物材料和反应性蛋白质变性剂的分散体。使该植物材料反应以与反应性蛋白质变性剂结合，并且使所述反应性蛋白质变性剂反应以与所述聚合物结合。凝固所述聚合物以产生聚合物复合材料。

还描述了产生聚合物复合材料的其他方法，以及产生经改性的植物材料的方法。还描述了通过所述方法产生的聚合物复合材料。

本发明的多个方面将因优选实施方式的以下详述而对本领域技术人员变得显而易见。

具体实施方式

本发明的方法和产物可以利用包含蛋白质和碳水化合物二者的任何合适的植物材料。可以使用的植物的一些非限制性实例包括大豆、谷物、小麦、芝麻、棉花、椰子、落花生、棕榈、甘蔗、甜菜、向日葵、蓖麻、牧草和杂草。在一些实施方式中，植物材料包含基于干重的至少约10％蛋白质，并且在具体的实施方式中包含至少约20％、至少约30％、或至少约40％蛋白质。例如，大豆粉含有约50％蛋白质。

在某些实施方式中，植物材料是农业共产物，所述农业共产物是在植物已经用来生产另一种产品后留下的植物材料。例如，生物柴油的生产使用从大豆或其他植物提取的油。为从大豆提取油，将大豆破碎，调节含湿量，碾压成薄片并且进行溶剂提取。剩下的薄片可以进行粉碎以产生大豆粉、大豆面或大豆粗粉，这取决于产物的粒度。

本发明提供了使农业共产物和其他植物材料改性以使它们更适合用于生产商品和/或用于其他工业应用的方法。在一个实施方式中，使植物材料改性的方法包括下述步骤：提供包含蛋白质和碳水化合物的植物材料；提供能够与所述蛋白质化学地结合并且促进所述蛋白质解折叠的反应性蛋白质变性剂；和在足以使所述蛋白质解折叠的条件下反应以使所述反应性蛋白质变性剂与该植物材料化学地结合。

所述反应性蛋白质变性剂可以是能够与所述蛋白质化学地结合并且促进该蛋白质解折叠的任何物质。在某些实施方案中，该反应性蛋白质变性剂是非聚合的物质。例如，在一些具体的实施方式中，该反应性蛋白质变性剂是选自烯键式不饱和酐、烯键式不饱和羧酸、烯键式不饱和羧酸酯、烯键式不饱和胺及亚胺、烯键式不饱和二酮化物(diketonate)、这些物质的衍生物、和这些物质的混合物的物质。变性剂的一些实例包括马来酐、甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、和大豆丙烯酸酯(soy acrylate)。