生物降解性增强的PH-改性聚合物组合物制造技术

一种生物降解性增强的聚合物组合物，它包括一种混合物： （ｉ）一种含有碱性可水解链的聚合物，优先选自聚酯，纤维素酯，聚酯聚氨基甲酸乙酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨基酸及它们的混合物，特别优选的是聚酯。 （ｉｉ）一种基本上不溶于水的ＰＨ－改性的碱性化合物，所述化合物能够加速碱性可水解键的水解，最好在２５℃水中的溶解常数为约１×１０↑［－６］－１×１０↑［－１３］，更优选的化合物选自碱土金属盐、碱土金属氧化物，有机酸的碱金属盐，碱式一、二和三磷酸盐，有机酸的共轭碱，以及它们的混合物，最优选的化合物选自氧化钙、氢氧化钙、氧化镁、氢氧化镁、碱式一、二和三磷酸盐，有机酸的共轭碱，以及它们的混合物。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可生物降解的聚合物组合物，更具体地说，涉及与聚合物本身比较可生物降解性增强的聚合物组合物。由这样的组合物制成的膜，特别适用于为吸收各种体液而设计的诸如尿布、训练裤、卫生巾、紧身短裤衬里等一次性吸收制品的底衬料。为吸收体液如尿和月经而设计的各种各样一次性吸收制品的结构是已知的、这种产品一般包括某种可渗透流体的面层材料、吸收芯材以及不渗透液体的底层材料。这种产品的主体常常是吸收芯部分，因此，一般一次性尿巾所具有的吸收芯主要由占约80％可生物降解材料的木浆纤维组成。而其余部分所包含的材料一般被认为是不能生物降解的，或者在一定程度上可生物降解。例如，面层和底层材料通常由聚丙烯或聚乙烯制得。目前已注重一次性吸收产品的可生物降解性，虽然这些一次性产品一般大量包含预期终究能生物降解的材料，并且虽然这些产品仅占每年由用户产生的总固体废料量的很小百分数，但是普遍感觉到需要专利技术由生物降解非常快的材料制成产品，从而减少它们的体积。由于底层一般是吸收制品中最大的不能生物降解的部分，因此特别需要用液体不能透过的可生物降解膜代替聚乙烯。为了避免人造材料在土壤中的积累，需要完全能生物降解的材料。即生物降解作用完全，生成二氧化碳、水、生物量、矿物质、以及生成或不生成甲烷。为了避免土壤中人造材料的积累，进一步要求生物降解作用尽可能快地发生。还要求这些可生物降解的材料可作为堆料。诸如淀粉、纤维素和木质素这些天然聚合物的微生物降解涉及聚合物通过细胞外酶的初始水解(酶的水解)，得到的单体或低分子量齐聚物能被内化，且随后被各种细胞内酶新陈代谢。一次性吸收制品中使用的各种合成聚合物的可生物降解性已有记载，例如，国际专利公开号WO 92/09654描述了由二羧酸或其衍生物和脂族二醇得到的脂族-芳族共聚酯，以及纤维素酯与脂族-芳族共聚酯的二元混合物，国际专利公开号WO 90/10671公开了一种聚合物组合物，它包括分解的淀粉组分和由羟基酸聚合物和乙烯-乙烯基醇或聚乙烯醇的混合物组成的聚合物组分。在U.S.P.5171308和相关的母申请中叙述了根据聚对苯二甲酸乙二醇酯和非芳族二酸(如己二酸和戊二酸)与硫代间苯二甲酸衍生物的共聚合反应制备聚酯。与通常认为可生物降解的和可作堆肥(如菜园废物)的材料比较，虽然上述聚合物材料可满足某些要求，即可作堆肥施用(例如，肉眼可见的结构完整性受到最大损失的易获得的物质碎片)，能在一定时间内完全生物降解成二氧化碳、水、生物量、矿物质并可降解成或不降解成甲烷，但仍然必须进行证实。特别是由于微生物还不能制成必要的细胞外酶，产生能新陈代谢的低分子量齐聚物和/或单体，因此合成聚合物如芳族-脂族共聚酯不容易生物降解。所以继续需要提高这些聚合物材料生物降解的程度和速度。现已公开含粘合剂树脂的可清洗卫生间的卫生制品在加入水溶性酸或碱的花露水中是可降解的。例如，可参见1969年11年25日颁发的costanza等人的U.S.P.3480016，和1972年12月26日颁发的co-stanza等人的U.S.P.3707430。但这些专利未说明把酸或碱加到聚合物膜中。事实上，人们知道加入水溶性酸和碱不适用于形成聚合物膜，而且特别是用于吸收制品的聚合物膜涉及与人体接触的应用，如尿布。这是因为这些水溶性酸和碱是强酸和强碱。人们相信把这些材料加入膜产品中，在制造时会出现问题。如设备腐蚀，安全问题和湿气灵敏度。还认为把这些材料加入聚合物中，由于这些材料的吸湿性与它们原有的酸性或碱性相结合，可导致聚合物组合物的过早水解。因此，这样的组合物不足稳定以适用于它预定的用途。这可能是应用时的具体问题，该组合物连续长时间暴露于湿气中，例如夜间穿戴的尿布就会出现问题。这样的产品不能保持足够的完整性以满足用户的需要。另外，在吸收制品组分中存在强酸和强碱，与人体皮肤接触时会出现与毒性有关的问题。因此，仍然需要一种适用于一次性吸收制品和生物降解性增强的可膜加工的聚合物。所以，本专利技术的目的是提供一种生物降解速度提高的可生物降解的聚合物。本专利技术另一个目的是提供一种能完全生物降解生成二氧化碳、水、生物量和矿物质的聚合物。还有一个目的是提供一种对人体无毒并且使用时稳定性足够好的材料。再一个目的提供一种可作为堆肥的聚合物材料。还有一个目的包括提供生物降解性提高的一次性吸收制品。本专利技术是关于可生物降解性增强的聚合物组合物。该聚合物组合物包括一种含有可水解键的聚合物和基本上不溶于水的PH改性化合物，如基本上不溶于水的酸或碱。在优选的实施方案中，该聚合物组合物包括含碱性可水解键的聚合物和基本上不溶于水的PH改性的碱性化合物。本专利技术还涉及包含这些聚合物组合物的聚合物膜，以及含该聚合物组合物或膜的吸收制品。该膜特别适用于诸如尿布、训练裤、卫生巾和成年人失禁器具这类一次性吸收制品的底层材料。由含可水解键的高分子量合成的和天然的聚合物制得的聚合物组合物的生物降解速度，可通过向聚合物中加入基本上不溶于水的PH改性化合物而提高。本专利技术不希望受理论的约束或限制，人们认为根据本专利技术，这种高分子量聚合物的生物降解涉及初始水解步骤。该步骤涉及聚合物中可水解键的化学水解(非酶解)，且认为该步骤在整个生物降解过程中是限制速度的步骤。在处于水解条件(湿度和是否加热)时，PH改性化合物用于催化此初始化学水解，使聚合物分子量降低约100倍。该步骤一般生成分子量范围从约100至约10000克/摩尔，优选从约100至约1000克/摩尔的单体和/或齐聚物。第二步，微生物降解步骤，微生物和酶使这些低分子量残余物同化或新陈代谢。一般认为低分子量残余物比原来的聚合物更容易被微生物同化。这样，这些聚合物和其产品生物降解的总速度和程度得到了提高。本专利技术的聚合物组合物包括含有至少一个可水解键官能团的聚合物。“聚合物”规定为包括均聚物和共聚物以及它们的混合物(共聚物或混合物包括至少一种含或不含可水解键的其它聚合物)。“可水解的”，“水解”等是指水与一种物质发生化学反应生成两种或更多种新物质的能力。它涉及水分子的离子化和被水解化合物的分解，例如，聚酯的酯基被水解成相应的羧酸和醇。“可酸水解的键”和“可碱水解的键”是指键的水解分别被酸性或碱性材料引发或催化。一个键可以是可酸水解的和可碱水解的。此外，这两种类型的键可存于同一聚合物中。包含可水解键的官能团可在聚合物链的线形部分(即内基团)或在聚合物链的侧链。包含可酸水解键的典型官能团包括原酸酯和酰胺基；含可碱水解键的典型官能团包括α-酯和酸酐基；含可酸水解和可碱水解键两者的典型的官能团包括碳酸酯、酯和亚氨基碳酸酯基团。因此，适用于本专利技术聚合物组合物的有代表性的聚合物包括聚酯、纤维素酯、聚酯聚氨基甲酸乙酯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚氨基酸。从经济上和官能团考虑，优选的聚合物是聚酯。本专利技术中用作基础聚合物的聚酯可以是脂族的、芳族的、或脂族和芳族的混合聚酯。有代表性的聚酯是脂族的或脂族和芳族混合聚酯。典型的脂族聚酯包括聚己内酯，由脂族二羧酸和二醇反应得到的聚酯，聚羟基链烷酸酯和氧化乙烯与一氧化碳的聚合物。聚己内酯(例如)可通过ε-己内酯开环聚合来生产。这类聚合物可从联合碳化公司以商标名TONE以各种分子量(以下称MW)级别购得。例如，TONE聚合物P-300、P-7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特S杭科恩，
申请(专利权)人：普罗克特和甘保尔公司，
类型：发明
国别省市：