可生物降解的组合物及其制备方法技术

本发明专利技术是关于丙交酯及其混合物的增塑聚合物，可用它们制成环境生物降解的制品，这种制品具有常规塑料的特征并可代替它们。另外还涉及一种可作为结晶聚苯乙烯替代物的材料及其制备方法。第三方面涉及将常规热塑性塑料与聚乳酸共混，制备出新型的包装材料。本发明专利技术的第四方面是关于将可相容的弹性体与聚丙交酯共混，得到耐冲击的改性聚丙交酯。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的第一实施方案是关于L-丙交酯、D-丙交酯、D，L-丙交酯及其混合物的增塑聚合物，这种聚合物适于用来制备通常由非降解性塑料(如聚乙烯)制备的包装材料;还涉及制备柔韧膜和其它包装材料的方法及其独有的制品。本专利技术可用来制备可生物降解的制品，同时这些制品也具有常规塑料的特征。本专利技术的第二实施方案是关于一种材料及其制备方法，这种材料可作为结晶聚苯乙烯(有时也称为可取向聚苯乙烯或OPS)的替代物。这种材料是OPS的补偿物，由能够在大约1年内在环境中生物降解的聚酯组成。这种材料是由聚合的乳酸组成的聚酯，由D-乳酸或L-乳酸与D，L-乳酸制备。确切的物理性能由上述两种聚合单体单元的比例、处理方式和某些辅助剂(在某些情况下)确定，以便满足作为OPS替代物的需要。例如，当L-乳酸/D，L-乳酸的比例大约为90/10时，所得的乳酸聚合物(PLA)是一种良好的热塑性塑料，透明、无色且非常硬挺，非常适于用来制备一次性(单程)塑料的薄膜、泡沫材料和其它热成型制品。PLA作为包装塑料用过之后，于环境中慢慢生物降解为无害的物质。这种无害处理可以缓和日益严重的塑料污染环境的问题。本专利技术第三实施方案涉及将常规热塑性塑料与聚乳酸共混。这提供了新型的可于环境中降解的热塑性塑料。这种可在环境中降解的热塑性塑料可应用于许多领域。还涉及制备柔韧膜和其它包装材料的方法，其独有的制品。本专利技术可用来制备能于环境中降解同时又具备常规塑料特征的制品。本专利技术的第四实施方案涉及将可相容的弹性体与聚丙交酯共混。这提供了耐冲击的改性聚丙交酯，这种聚丙交酯可应用于许多领域，包括应用耐冲击改性聚苯乙烯的那些领域。还涉及制备包装材料的方法及其独有的制品。本专利技术可用来制备能于环境中降解的并且具备常规耐冲击塑料特征的制品。由于大量废弃的塑料包装材料造成环境问题，所以需要可以在环境中生物降解的热塑性塑料包装材料。在美国，1987年塑料销售量为537亿磅，其中127亿磅被列为塑料包装材料。大量的塑料被废弃，变成塑料污染源，它们不仅大刹风景，而且还威胁着海洋生物的生命。估计每年因此而死亡的海鸟数目高达1-2百万只，海生哺乳动物的死亡数目高达100000。与处理塑料包装材料相关的另一个问题是垃圾填埋场也正在日益缩小。据估计九十年代初大多数主要城市现有的用于处理固体废物的垃圾填埋场地将被用完。塑料废物中一般约含有3%(重量)或6%(体积)的固体废物。常规塑料的另一个缺点是，它们归根结底是由石油制备的，因此将受到外国原油进口不稳定性的制约。较好的原料应该得自可再生的国内来源。然而，有充分的理由使用包装材料。可迅速加工的装有特定量产品的漂亮包装能够产生一种动人的美感。这些包装可以保持清洁和贮存稳定性，还具有其它所需的性能，如以便观察内容物的透明性。这些已知的包装材料生产成本低，化学稳定性高。然而，正是这种稳定性使得这些塑料具有很长的寿命，以致一次性使用完毕之后，废弃的包装在环境中将在难以计算的长时间内存在。已知乳酸聚合物和共聚物在某些情况下是一种独特的材料，因为它们可以生物降解，具有生物相容性，而且是热塑性的。这些聚合物是良好的热塑性塑料，它们在动物体内通过水解可在数月至一年的时间内百分之百生物降解。它们在潮湿环境中几周后开始显示出降解现象，放置在土壤或海水中，一年左右即可消失。降解产物是乳酸、二氧化碳和水，这些产物都是无害的。实际上是将乳酸转化为环化二聚体丙交酯，丙交酯是聚合反应的单体。乳酸可以通过发酵玉米淀粉或玉米糖浆之类的兼价原料而得到，也可以从乙烯之类的石油化学原料制备。丙交酯单体通常是通过催化熔融聚合(一种已知的制备塑料的通用方法)转化为树脂的。通过用中间体单体进行聚合，上述树脂成分可以有所变化。分子量很容易控制。可以改变组成以便得到特殊的性能。在许多专利文献和出版物中已经公开了各种环酯(如乙交酯、丙交酯和内酯)的均聚物和共聚物。早期专利文献所公开的聚合乳酸、丙交酯或两者混合物的方法不能得到具有良好物理性能的高分子量聚合物。这些聚合物的制品经常是发粘的胶粘材料，物理性能不好。参见US1995970，US2362511和US2683136。US2668162首次提出使用纯乙交酯和丙交酯制备高分子量丙交酯均聚物和共聚物。丙交酯是乳酸的二内酯。当形成丙交酯时，释放出副产物水。丙交酯可以开环聚合为高分子量线型聚酯，无需复杂的缩聚方法。与均聚物相比，丙交酯和乙交酯的共聚物可以改善韧性和热塑性加工性能。采用中间体丙交酯可以制得具有优异物理性能的PLA均聚物和共聚物。US2668162公开了丙交酯和乙交酯的共聚物，这种共聚物是韧性而透明的，可冷拉，可牵伸，能将于210℃形成自支承膜。在该专利和其它文献还公开了丙交酯的均聚和共聚物方法，用以制备强韧、可取向、硬挺的结晶聚合物，这种共聚物可加工成具有生物相容性可生物降解(有时称为可吸收)的纤维和替换装置。这些聚合物通过水解作用慢慢消失。参见美国专利号2703316，2785987，3297033，3463158，3531561，3620218，3636956，3736646，3797499，3839297，3982543，4243775，4438253，4496446;欧洲专利申请0146398;国际专利申请WO 86/00533和Offenlegundsschrift 2118127。其它一些专利提出将这些聚合物用于韧性外科手术元件，如生物医学紧固件、螺钉、穿钉、钉、骨板等。参见US3739773，US4060089和US4279249。利用生物活性物质与丙交酯和/或乙交酯均聚物和共聚物的混合物制备的控制释放装置业已公开。参见美国专利号3773919，3887699，4273920，4419340，4471077，4578384，4728721;Environmental Science and Technology，7(10)，955(1973);第五届国际生物活性物质控制释放讨论会，会议记录(R.G.Sinclair，5.12 and 8.2，University of Akron Press，1978.)。丙交酯聚合物和共聚物的这些应用需要韧性或玻璃态材料，这种材料是可抛光的且没有显示出作为热塑性包装材料所需的物理性能。现有技术中已经公开了丙交酯共聚物作为包装材料的若干应用。例如，上述专利US2668162中的透明自支承膜是由丙交酯和乙交酯共聚物制备的。在US2703316中，将韧性可取向的丙交酯聚合物作为成膜前体。已经公开了一种柔韧、强固、质脆或柔软的“包装纸”。然而，为得到柔顺性必须用挥发性溶剂润湿聚丙交酯，否则只能得到硬而脆的聚合物。要求丙交酯单体的熔点大于120℃。L-丙交酯单体熔点为95℃，D，L-丙交酯熔点为128℃。这是现有技术中改性丙交酯聚合物以获得柔顺性的具体实例。在US3021309中，将丙交酯与δ-戊内酯和己内酯共聚，以便改性丙交酯聚合物，得到韧性的白色结晶固体。其中只提到含己内酯与2，4-二甲基-4-甲氧甲基-5-羟基戊内酯的共聚物的柔性固体共聚物组合物，未得到丙交酯的组合物。US3284417涉及制备聚酯的方法，这种聚酯可用作增塑剂和制备弹性体和泡沫体的中间体。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可在环境中生物降解的组合物，它可以作为热塑性聚合物组合物的替代物，上述组合物包括经增塑剂增塑的具有下式的聚合物＊＊＊式中ｎ是整数，代表重复单元的数目，且１５０≤ｎ≤２００００，该未取向组合物的拉伸强度为３００－２００００ｐｓｉ， 断裂伸长率为５０－１０００％，正切模量为２０００－２５００００ｐｓｉ，所述增塑剂选自丙交酯、乳酸低聚物、丙交酯低聚物及它们的混合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德G辛克莱，约瑟夫R普雷斯顿，
申请(专利权)人：生物佩克技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]