[發(fā)明專利]用于聚羥基脂肪酸酯的晶體成核劑

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780070101.8
• 申請(qǐng)日: 2017-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN110023372A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·阿諾德;A·約翰遜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 梅雷迪安生物塑料有限公司
• 主分類號(hào): C08G63/06
• 分類號(hào): C08G63/06;C08K5/00;C08G63/88
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黃琳娟

本發(fā)明涉及用于提高聚羥基脂肪酸酯(PHA)聚合物的結(jié)晶速率和/或加工速度的組合物和方法。PHA聚合物因緩慢的結(jié)晶速率、降低PHA用于消費(fèi)品的實(shí)用性而聲名狼藉。具有類似于PHA的晶體結(jié)構(gòu)且熔點(diǎn)高于PHA的熔點(diǎn)的化合物，如季戊四醇，以及在聚合物的熔點(diǎn)或低于聚合物的熔點(diǎn)發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)變化的化合物，如硫或硒，作為PHA良好的晶體成核劑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于提高聚羥基脂肪酸酯聚合物的結(jié)晶速率和/或加工速度的組合物和方法。

背景技術(shù)

塑料，如聚酯，通常通過眾所周知的合成方法由石化原料生產(chǎn)。處理后這些石化基聚合物需要幾個(gè)世紀(jì)才能降解。對(duì)塑料廢物在環(huán)境中積累的擔(dān)憂導(dǎo)致最近開始使用可生物降解的聚合物。

生物基可生物降解的聚合物，通常也稱為“生物塑料”，由于其高的生產(chǎn)成本，在市場(chǎng)上未能獲得巨大的成功。然而，生物技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致了其生產(chǎn)方法的成本減少。在一個(gè)例子中，可生物降解的脂肪族共聚酯現(xiàn)在通常通過大規(guī)模的細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)。統(tǒng)稱為聚羥基脂肪酸酯，也稱為“PHA”，這些聚合物可以在發(fā)酵設(shè)備中由植物或喂養(yǎng)特定底物(如葡萄糖)的細(xì)菌合成。在許多例子中，PHA的結(jié)構(gòu)或機(jī)械性質(zhì)可以定制，以符合所需最終產(chǎn)品的規(guī)格。PHA可以有氧地和厭氧地降解。

PHA是非常通用的，并且已經(jīng)識(shí)別出多達(dá)100種不同的PHA結(jié)構(gòu)。PHA結(jié)構(gòu)可以以兩種方式變化。首先，PHA可以根據(jù)側(cè)基的結(jié)構(gòu)而變化，側(cè)基通常與具有(D)-立體化學(xué)的碳原子連接。側(cè)基形成羥基脂肪酸的側(cè)鏈，對(duì)PHA的碳主鏈沒有貢獻(xiàn)。其次，PHA可以根據(jù)其衍生自的單元的數(shù)量以及類型而變化。例如，PHA可以是均聚物、共聚物、三元共聚物或更高的單體組合。PHA結(jié)構(gòu)的這些變化可以導(dǎo)致其物理特性的變化。這些物理特性允許PHA用于許多具有商業(yè)價(jià)值的產(chǎn)品。

可以對(duì)PHA進(jìn)行加工，以生產(chǎn)供消費(fèi)者使用的物品。首先通過熔融聚合物，使熔融的聚合物成形并且最后使聚合物固化(一般通過結(jié)晶)，包括PHA的熱塑性聚合物可以轉(zhuǎn)化為供消費(fèi)者使用的物品。因此，結(jié)晶速率是一個(gè)重要的參數(shù)，其可以控制PHA聚合物的加工速率。一般情況下，PHA結(jié)晶越快，聚合物加工越快。另外，如果結(jié)晶不能足夠快地發(fā)生，則某些聚合物形成方法，包括薄膜吹塑和熔融纖維紡絲，可能難以以實(shí)際的方式進(jìn)行。在這些情況中，熔融的聚合物以僅在短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定的方式成形。如果在必要的時(shí)間范圍內(nèi)沒有發(fā)生結(jié)晶，則該方法是不成功的。因此，在某些情況下，結(jié)晶速度在很大程度上決定了某些聚合物的加工是否實(shí)用。

專利申請(qǐng)JP 07188537 A(TOKUYAMA SODA KK)公開了羥基丁酸酯和羥基戊酸酯的共聚物。羥基戊酸酯是HA單元，其僅具有5個(gè)碳原子。為了提高共聚物的結(jié)晶速率，該文獻(xiàn)公開了添加選自脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸胺和脂肪酸金屬鹽的脂肪酸系化合物。

因此，需要快速的方法以及試劑，用于使PHA聚合物結(jié)晶。這些方法和試劑可以是有效的、節(jié)省成本的，并且適于PHA材料的大規(guī)模加工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于使具有至少20摩爾百分比的羥基脂肪酸酯重復(fù)單元的聚合物結(jié)晶的方法，該方法包括將聚合物與具有類似于PHA晶體結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)的化合物(例如季戊四醇)混合，提供異種成核位點(diǎn)。

本發(fā)明還提供了一種組合物，其包括具有至少20摩爾百分比的羥基脂肪酸酯重復(fù)單元的聚合物，以及具有同素異形特性的化合物，例如硫和硒。

更具體地，在第一方面，本發(fā)明提供了一種聚合物組合物，其包括至少一種聚合物和成核劑，該成核劑的量為聚合物重量的約0.01％至約20％。該聚合物包括至少20摩爾百分比的羥基脂肪酸酯重復(fù)單元。該成核劑選自由以下組成的組：(1)具有正交晶體結(jié)構(gòu)的化合物，(2)具有六方晶體結(jié)構(gòu)的化合物，(3)具有四方晶體結(jié)構(gòu)的化合物，(4)具有至少一種晶形的同素異形元素，該晶形為正交的、六方的或四方的，(5)具有至少一種晶形的多態(tài)性化合物，該晶形為正交的、六方的或四方的，以及(6)其混合物。