[發(fā)明專利]可交聯(lián)生物聚合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580046130.8
• 申請日: 2005-11-03
• 公開（公告）號: CN101098908A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·V·塞帕拉
• 申請（專利權(quán)）人: JVS－聚合物公司
• 主分類號: C08G63/91
• 分類號: C08G63/91;C08F290/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉元金;范赤

本發(fā)明的目標是從羥基酸或二酸和二醇、端基改性劑，即把不飽 和位置帶到端基的組分，和可能的改性組分制成的可生物降解交聯(lián)聚 合物，及其制造方法。

隨環(huán)境問題越來越嚴重，人們對可生物降解和可作堆肥的聚合物 越來越感興趣。這類聚合物可用于，例如，一次性使用制品、包裝， 用作紙涂料和用來包裝堆肥，因此堆肥化處理將是處理塑料廢品的回 收或焚化的另一種選擇。但是可生物降解塑料的昂貴價格限制了它們 用在包裝和其它大宗應(yīng)用中。

近些年來，可生物降解聚合物市場已日漸增長，而且在未來若干 年內(nèi)還將明顯擴大。增長的理由，一部分是因為消費者一方已越來越 了解包裝所產(chǎn)生的掩埋廢品增多了，另一部分是因為對回收越來越嚴 格的立法和傳統(tǒng)聚合物生產(chǎn)中所用的不可再生油資源的減少。于是利 用可再生天然資源就成為重要的競爭優(yōu)勢。尤其用作乳酸聚合物原料 的乳酸是從可再生天然資源制成的；在發(fā)酵成乳酸中所用的碳源是淀 粉或蔗糖，也常常試圖利用農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物或廢物。

為了涂布紙、硬紙板、織物、木材、金屬和聚合物，已大量使用 不同的涂料。人們試圖用涂料來提高基材的制品性能，如阻隔性，例 如，保水或保油性，以及特定的耐久性，例如，防水性。涂料常包含 粘性3-組分體系：成膜粘結(jié)劑、顏料和揮發(fā)性溶劑。這類涂料以溶液 或以分散體用于涂裝。在大多數(shù)涂料中，粘結(jié)劑是高摩爾質(zhì)量非反應(yīng) 性有機聚合物或是低摩爾質(zhì)量反應(yīng)性聚合物，后者要進一步聚合。

通常把可生物降解塑料理解為在微生物或水份影響下降解成無害 小分子化合物(主要是二氧化碳或水)的聚合物。生物聚合物通常分為天 然和合成聚合物。尤其蛋白質(zhì)和多糖(淀粉和纖維素基)屬于天然聚合物 類。合成生物聚合物是脂族聚酯、聚酐、聚原酸酯、水溶性聚乙烯醇 和有些聚氨酯。生物聚合物也能在微生物作用下生成(例如聚羥基烷酸 酯)。最重要的可生物降解塑料類包含脂族聚酯，其生物降解性主要基 于可水解的酯鍵。

在聚酯中，可提到聚乙醇酸交酯、聚交酯和聚己內(nèi)酯以及靠細菌 制成的聚羥基丁酸酯和戊酸酯。聚酯通常從羥基酸或二酸和二醇制 成。為了使脂族聚酯具有足夠的力學性能，它們的摩爾質(zhì)量必須相當 高。獲得高摩爾質(zhì)量最常用的辦法是用內(nèi)酯的開環(huán)聚合法制造聚酯。

乳酸是適用于可生物降解日用聚合物的潛在原料之一。乳酸是從 再生天然材料(如大麥、土豆、谷物/玉米)經(jīng)發(fā)酵而制成的。乳酸的聚 合物是熱塑性可生物降解聚酯。聚乳酸(PLA)可以用普通塑料加工設(shè)備 進行加工，而且它們在包裝應(yīng)用中具有良好的力學性能和阻隔性。PLA 在堆肥化處理條件下迅速而完全地分解成生物質(zhì)、水和二氧化碳。

聚交酯的應(yīng)用領(lǐng)域是一次性使用板、杯和刀具、產(chǎn)品和技術(shù)條款 的包裝、農(nóng)用薄膜和其它園藝產(chǎn)品、紙和硬紙板涂裝產(chǎn)品和衛(wèi)生和公 共健康產(chǎn)品。乳酸的聚合物也是無毒的生物相容性材料，而且它們被 用在矯形學、齒形學、藥學和外科學(骨螺釘和縫合線)的許多應(yīng)用中。

乳酸單體的羥基與酸基之間的縮聚并不生成摩爾質(zhì)量足夠高，從 而力學性能足夠的聚合物。因此在制造中采用3條主要路線，但所有 路線都利用縮聚。在乳酸的偶聯(lián)聚合法中，首先把乳酸單體縮聚成低 摩爾質(zhì)量的齊聚體，然后在第二步中用不同的偶聯(lián)劑，如二異氰酸酯、 二環(huán)氧化物或雙(2-噁唑啉)使它們彼此偶聯(lián)。這類偶聯(lián)法已尤其描述 在專利出版物US470944中。以增加偶聯(lián)反應(yīng)來提高摩爾質(zhì)量要求乳酸 齊聚體的反應(yīng)性端基具有相同類型(羥基或酸端基)。該要求可通過在縮 合反應(yīng)器內(nèi)用長聚合時間和低壓而得以實現(xiàn)，但這會大大增加制造成 本。此外，當延長聚合時間時，副產(chǎn)物即交酯的量增加，而乳酸齊聚 體的產(chǎn)率降低。