生物可降解聚合物的干燥方法技术

本发明专利技术涉及一种从在组合物或者制剂中的生物可降解聚合物中降低溶剂含量的方法。本方法包括通过微波处理一定时间来干燥生物聚合物组合物，从而实现所需水平的溶剂的除去。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种干燥或溶液浓缩的方法。具体而言，本专利技术涉及一种对生物可降解聚合物或生物质的极性溶液进行干燥的方法，以及一种对包含生物可降解聚合物或生物质的极性溶液进行浓缩的方法。
技术介绍
诸如聚羟基链烷酸酯(PHAs)的生物可降解聚合物受到很大关注，并已成为日用品聚合物的一种令人感兴趣的新来源。直到最近，关注的焦点集中在PHAs的生产，因为其物理性能与源自石化来源的聚合物(聚乙烯、聚丙稀)相似，但又不像基于石化的聚合物，PHAs是生物相容的以及生物可降解的。生物可降解和生物相容的聚合物的世界范围的潜在市场是巨大的。聚羟基链烷酸酯(PHA)是用于特定类的聚酯族的化学术语。PHAs是生物聚合物，其通常由许多微生物在细胞内作为能量储备化合物产生的。最普通的PHA生物聚合物是PHB(聚羟基丁酸酯)。在该族中超过90种不同的单体能被化合，得到具有截然不同、引人关注的性能的材料。PHAs具有生物可降解的优点，并具有热塑性或弹性。在商业上，在下列商品中可以发现PHA各种塑料物品，包装材料(家居产品、个人护理用品和食品包装材料)，纸张涂层、医疗植入物和卫生产品(一次性尿布或纸)。对基于石化的聚合物而言，PHA生物可降解聚合物将是一个切实可行的替代方案，尤其是如果PHAs的生产和提取在低成本下完成。从生物来源材料中回收PHAs通常是指提供包含PHA的生物质，裂解生物细胞，从细胞中提取PHA，将PHA与生物来源材料的其他成分相分离，并回收PHA。一些预处理(用来减弱或激发细胞的裂解)可能需要干燥的生物质。干燥通常在真空下、在强迫通风通道中的托盘上、通过喷雾干燥或冷冻干燥(低压升华干燥法)而进行。在PHA生产和提取过程中，对细胞悬浮液或PHA溶液的干燥是一个发生在许多其他阶段的必需步骤。在从生物质提取PHA之前和从PHA富集的溶液中回收PHA之后，一般都需要干燥处理。美国专利No.6,087,471描述了用有效的PHA不良溶剂从干燥的生物质中提取PHA，其中溶解步骤在高于PHA不良溶剂沸点的温度和在压力下进行。从残留的不溶性生物质中分离出PHA富集的溶剂，然后，降低PHA富集溶剂的温度，从而引起PHA沉淀。经过滤回收PHA沉淀物。在真空烘箱中50℃下干燥过夜，从而获得粉状PHA。美国专利No.5,821,299描述开了通过用PHA溶剂和临界的PHA非溶剂来处理生物质，来从干燥的生物质(真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥或在强制通风道中30℃下的托盘中干燥)中回收PHA。不溶性生物质被除去，从而留下PHA溶液和临界的PHA非溶剂。将PHA溶剂除去，从而获得在临界非溶剂中沉淀PHA的悬浮液。通过过滤和干燥而获得粉状PHA。美国专利No.6,043,063公开了一种通过下面的方法从干燥的生物质中提取PHA的方法溶解PHA，从而产生PHA富集的溶剂和残留生物质材料，将残留生物质从PHA富集溶剂中分离，并从PHA富集溶剂中回收PHA聚合物。该聚合物经过滤、水洗并在真空烘箱中45-50℃下干燥过夜而得以回收。为确保生物质的长期保存以及避免微生物增殖，在发酵步骤之后对所得生物质进行干燥也是一个引人关注的备选方案。在PHA生产过程中，干燥的重要性解释了需要有一种简单而又经济的方法，该方法在发酵步骤之后对PHA溶液或生物质进行干燥，从而与合成的基于石化的聚合物相比，PHA生物可降解聚合物的生产成本得以降低。PHA生产过程中，在每一新的化学处理(不包括生物质的预处理、用溶剂提取PHA、用不同种类化学试剂洗涤和酶处理)之前，常常需要对细胞悬浮液或PHA生物可降解聚合物溶液进行浓缩。通常通过离心法进行细胞悬浮液或PHA溶液的浓缩。欧洲专利号A-0,015,669描述了用离心法对细胞悬浮液进行浓缩后所必须获得的浓度范围(5-15重量％的生物质固体)。在提取处理之前(通过将溶剂与破裂细胞的水悬浮液混合而进行)，必须优选用离心法对细胞悬浮液进行浓缩。在几种生物可降解聚合物生产过程中，需要有干燥或浓缩步骤。例如，通过乳酸的直接缩合或通过环状丙交酯二聚物的开环聚合，可制备出聚乳酸。美国专利No.5,142,023描述了一种由乳酸连续生产聚交酯聚合物的方法，该方法包括除去水或溶剂，从而浓缩乳酸，接着进行聚合。通过蒸发掉大部分的水介质来进行浓缩步骤。在热成型处理前对生物可降解聚合物进行干燥，从而除去所有痕量的水或极性溶剂，这也是非常引人关注或必要的。因而，强烈推荐提供一种干燥方法，该方法能应用于生物可降解聚合物生产过程中的任何一个阶段。本专利技术涉及一种使用辐射加热技术(用作产生热源的红外线、无线电频率、微波和电阻)的干燥或溶液浓缩方法。微波干燥技术是辐射加热技术的一个实例，其已经在商业上被应用于合成生物不可降解聚合物的生产。在一些聚合物制备方法中，从聚合物中除去溶剂和/或水是必需的。美国专No.4,055,001描述了在丁基橡胶生产过程中微波干燥方法的应用。将非极性材料通过在恰当确定的微波频率下工作的气动输送机共振腔，将水和有机溶剂从所述材料中除去。中国专利No.1,231,297描述了一种在微波加热装置中干燥高分子聚合物胶体的方法。微波加热时间少于10分钟，能量消耗得以降低，并且生产效率得以提高。来自LTEE(Laboratoire des technologies électrochimiques et deslectrotechnologies d’Hydro-Québec，魁北克，加拿大)的研究人员研究了用于普通干燥领域的辐射加热技术(用作产生热源的红外线、无线电频率、微波和电阻)。他们发现，与对流或传导加热技术相比，辐射加热技术降低了温室气体排放，并提高了干燥效率。辐射加热技术已被认为是常规加热技术的引人关注的替代方案。通过使用辐射加热技术来代替当前的干燥方法(热处理、真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥、在强制通风道中的托盘上干燥或低压升华干燥)，完全干燥一个样本所需的时间、基础设施和能源消耗的成本都大幅降低。因此，辐射加热技术是常规加热方案的一个良好替代方案。聚羟基链烷醇酯属于聚酯族。当它们被热成型时，聚酯对于水解是十分敏感的，从而导致其分子量的降低。因此，在热成型处理前，非常重要、甚至十分关键的是，对它们进行干燥，从而除去所有痕量的水(湿润百分比应低于0.02％)。因此，找到一种新的干燥方法来干燥生物聚合物而又不引起降解，这是十分所需的。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种干燥或浓缩生物可降解聚合物溶液或生物质的方法，该方法包括将含有该聚合物的溶液或生物质用微波处理足够时间、从而以0.0001％-100％的比例来降低溶液或生物质中的溶剂浓度。该聚合物可以是合成或天然的，并且其可选自于聚酯、多糖、多元醇、多酸、或者其混合物或共聚物。根据本专利技术，提供了一种干燥或浓缩聚酯或者多元醇的方法，所述聚酯可选自于聚羟基链烷醇酯、聚己酸内酯、聚乳酸、聚羟基乙酸(polyglycolic acid)、聚(乳酸-共-羟基乙酸)、聚(琥珀酸)、或者其混合物或共聚物，所述多元醇可选自于聚(乙烯醇)、纤维素、或其衍生物。本专利技术的方法中所使用的微波可在约915至2450MHz间选择，功率为大约100至1500瓦特。本专利技术的另一个目的是提供一种干燥或浓缩方法，通过该方法溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干燥或浓缩溶液中或生物质中的生物可降解聚合物的方法，该方法引起低的降解或不引起降解，该方法包括将所述溶液或生物质用微波处理一定的时间，所述的时间足够以０．０００１％－１００％的比例降低所述溶液或生物质的溶剂浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：萨班布瓦伊，朱莉戈代，马尔科布卢安，劳伦特马萨罗，帕特里克拉普安特，
申请(专利权)人：生物材料公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]