可生物降解的PHA共聚物制造技术

本发明专利技术涉及包括至少两种无规重复单体单元的可生物降解ＰＨＡ共聚物。本发明专利技术进一步涉及包含可生物降解共聚物的塑料制品，其中可生物降解共聚物包含至少两种无规重复单体单元（ＲＲＭＵ），其中第一ＲＲＭＵ具有结构（Ⅰ），式中Ｒ↑［１］是Ｈ或Ｃ↓［１］或Ｃ↓［２］烷基，ｎ是１或２；第二ＲＲＭＵ具有结构（Ⅱ），至少５０％无规重复单体单元具有第一ＲＲＭＵ的结构。本发明专利技术进一步涉及吸收制品，它包括透液体的顶片、含有本发明专利技术ＰＨＡ的膜的不透液体的后片和位于顶片和后片之间的吸收芯。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物可降解PHA共聚物和含有这类生物可降解PHA共聚物的塑料制品。背景聚合物可用于各种塑料制品，包括薄膜、片材、纤维、泡沫、模塑制品、粘合剂和许多其它特殊的产品。对于包装、农业、家用物品和个人护理产品领域中的应用，聚合物的使用循环周期很短(少于12个月)。例如，在食品包装中，聚合物起保护介质作用，在内含物用掉后马上弃去。家用产品，如清洁剂瓶和尿布在使用后马上弃去。大多数这些塑料物质最终落入固体废物中，需要快速化整为零，并增加了昂贵的填埋空间。虽然人们已作了一些回收利用的努力，但聚合物的性质和它们产生和转化为产物的方式限制了循环使用的可能性。即使是很纯的聚合物进行重复加工会使材料降解，结果得到不良的机械性能。不同级别的化学上相似的塑料(如用作牛奶壶和杂货袋的不同分子量的聚乙烯)的混合收集会导致加工问题，使回收的材料品质不良或不能使用。尿布、卫生巾、衬裤内衬等吸收性物品涉及各种不同的塑料。在这些情况下，由于难于分离不同的组分，故回收使用特别昂贵。这种可弃置产品一般包括一些可渗透液体的顶片材料、吸收芯和不透液体的后片材料。迄今为止，已用，如纺织、无纺或多孔膜的聚乙烯或聚丙烯材料来制备这类吸收结构。后片材料典型地包括弹性聚乙烯片。吸收芯材料典型地包括木浆纤维或木浆纤维与吸收凝胶材料的组合。虽然这类产品主要包括预期会最终降解的材料，并且这类产品在每年由消费者产生的固体废物中占的百分数很小，但不论怎样，目前很需要从堆肥化的材料中解决这类可弃置产品。常规的可弃置吸收产品在很大程度上已经堆肥化。例如，典型的可弃置尿片由约80％可堆肥化材料，如木浆纤维等构成。在堆肥化前，脏的可弃置吸收物品被粉碎并与有机废物混合。完成堆肥化后，筛出不可堆肥化的颗粒。即使今天的吸收物品也可用这种方法成功地在商业堆肥化工厂里进行处理。然而，很需要减少在可弃置吸收物品里的不可堆肥化物质。特别需要用可堆肥化材料的液体密封膜来代替吸收物品里的聚乙烯后片，因为后片是常规可弃置吸收物品里典型的最大量的不可堆肥化组分。除了可堆肥化外，用作吸收物品后片的膜必须满足许多其它的性能要求。例如，树脂必须是热塑的，以便能用常规的膜加工方法。这些方法包括平挤膜和吹制膜挤出的单层结构，和平挤或吹制膜共挤出多层结构。其它方法包括在可堆肥化基底上，如另一片膜、无纺织物或纸片一面或两面上挤出涂复。其它的性质在膜用于制备吸收物品的产物转化操作中是必需的。诸如拉伸强度、拉伸模量、撕裂强度和热软化点的性质在很大程度上决定了膜在转化线上的运作情况。除了前述性质外，还需要有其它性质来满足吸收物品的最终使用者的需求。诸如冲击强度、穿刺强度和透湿性都是很重要的，因为它们影响了使用吸收物品时的耐用性和吸收性能。一旦吸收物品被弃置并进入堆肥化过程，其它性质变为重要。不论进入的废物是否预切碎，很重要的是膜或大片膜碎片在堆肥化的开始阶段能打碎成小得多的颗粒。否则，膜或大的碎片会从堆肥中被筛去，再不会被最终堆肥化。过去，已经研究了各种聚羟基链烷酸酯(PHA)的生物可降解性和物理性能。聚羟基链烷酸酯是各种微生物，如细菌和藻类产生的聚酯化合物。虽然聚羟基烷酸酯由于其生物可降解性质而引起了人们的兴趣，但其热不稳定性阻止了其作为塑料的真正使用。例如，聚—3-羟基丁酸酯(PHB)是细菌和藻类的天然贮存能量产物，以离散颗粒存在于细胞质里。但是，不像其它生物合成聚合物，如蛋白质和多糖，PHB是结晶度高、熔融温度约180℃的热塑性物质。不幸的是，PHB在接近其熔融温度的较高温度下不稳定。由于热不稳定性，极度地限止了PHB的商业应用。因此，研究者研究了其它聚羟基链烷酸酯，如聚(3-羟基丁酸—共—3—羟基戊酸酯)(PHBV)，希望发现在实际应用中有足够热稳定性和其它合适的化学和物理性质的聚羟基链烷酸酯。不幸的是，聚羟基链烷酸酯，如PHB和PHBV很难加工成适合用作后片的膜。如前所述，PHB的热不稳定性使这类加工几乎不可能。此外，PHB和PHBV结晶速度慢和流动性质使膜加工很困难。美国专利4,393,167(Holmes等，1983，7，12颁布)和美国专利4,880,592(1989，11，14颁布)揭示了PHB均聚物和PHBV共聚物的例子。PHBV共聚物购自Imperial ChemicalIndustries，商品名BIOPOL。目前制得的PHBV共聚物，其戊酸酯含量约5-24摩尔％。增加戊酸酯含量会降低熔融温度、结晶度和聚合物的硬度。BUSINESS2000＋(1990冬季)中提供了BIOPOL技术的综述。由于结晶速度慢，由PHBV制成的膜即使在冷却后本身也会粘结一起；PHBV的主要部分在长时间里仍然是无定形的和粘稠的。在铸膜操作中，从模头上挤出的膜马上在冷却辊上冷却，熔融的PHBV常常粘附于辊上，限制了膜加工的速度，甚至将膜收起来。在吹制膜时，残留的粘性PHBV使膜在冷却后管状的膜会自身粘结，卷绕时破裂。美国专利4,880,592(Martini等，1989，11，14颁布)揭示了一种制率尿布后片的PHBV单层膜的手段，它通过在所用的聚合物(如聚烯烃)两层之间共同挤出PHBV，拉伸并取向多层膜，然后在PHBV结晶后剥离聚烯烃层。留下的PHBV膜然后再层压到水溶性的膜或水不溶的膜，如聚氯乙烯或其它聚烯烃膜。不幸的是，必须有非常烦琐、猛烈的加工测定，以避免与PHBV加工成膜有关的固有困难。根据前述内容，人们很需要可生物降解的塑料制品。这类可生物降解的制品应当能通过堆肥化使塑料制品“循环利用”，成为另一种可用的产品。为了满足该需求，首先需要可容易地加工成可弃置产品的塑料制品的生物可降解聚合物。专利技术目的本专利技术的一个目的是提供可生物降解的聚羟基链烷酸酯(PHA)共聚物。本专利技术的再一个目的是提供包含生物可降解聚羟基链烷酸酯(PHA)的塑料制品。本专利技术的另一个目的是提供用生物可降解聚羟基链烷酸酯(PHA)制备塑料制品的方法。本专利技术的再一个目的是提供包括含有可生物降解的聚羟基链烷酸酯(PHA)的膜的可弃置卫生外套(sanitary garment)。概述本专利技术涉及新颖的含有至少两种无规重复单体单元的可生物降解的聚羟基链烷酸酯(PHA)共聚物。本专利技术还涉及包含生物可降解共聚物的塑料制品，其中共聚物包括至少两个无规重复单体单元，其中第一单体单元具有如下结构 其中R1是H，或C1或C2烷基，n是1或2；第二单体单元具有如下结构 其中至少50％无规重复单体单元具有第一单体单元的结构。这类塑料制品包括薄膜、片材、纤维、泡沫、膜塑制品、无纺织物、弹性体和粘合剂。本专利技术进一步涉及吸收物品，包括液体能透过的顶片，包括含有生物可降解PHA膜的生物可降解液体不透过后片，和顶片与后片之间的吸收芯。详细描述本专利技术满足了对能容易地加工成塑料制品的生物可降解共聚物的需求。本专利技术进一步满足了生物可降解性和/或可堆肥性提高的可弃置塑料制品的需求。本文使用的“ASTM”表示美国试验和材料学会。本文使用的“包括”表示可以加上不会影响最终结果的其它步骤和其它组分。该术语涵盖术语“由……构成”和“基本上由……构成”。本文使用的“烷基”表示可为直链或支链、取代(单取代或多取代)或未取代的饱和碳链。本文使用的“链烯基”表示单不饱和(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物可降解共聚物，包括至少两种无规重复单体单元，其中第一无规重复单体单元具有下式结构：－［－Ｏ－＊Ｈ－（ＣＨ↓［２］）↓［ｎ］－＊－］－式中Ｒ↑［１］是Ｈ或Ｃ↓［１］或Ｃ↓［２］烷基，ｎ是１或２，第二无规重复单体单元具有下式结构 ：－［－Ｏ－＊Ｈ－ＣＨ↓［２］－＊－］－其中至少５０％无规重复单体单元具有第一无规重复单体单元的结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：野田勇夫，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]