具有较高生物基含量的可生物降解多元醇制造技术

本发明专利技术涉及具有高生物基含量的可生物降解聚酯多元醇聚合物和生产具有高生物基含量的可生物降解聚酯多元醇聚合物的方法。在优选实施例中，β‑内酯单体可以由具有高生物基含量的环氧化物和一氧化碳生产。在某一优选实施例中，所述β‑内酯是由环氧乙烷和一氧化碳生产的β‑丙内酯。在某些实施例中，β‑内酯可以与二醇、三醇和多元醇聚合以形成所述具有高生物基含量的可生物降解聚酯多元醇聚合物。在一些实施例中，所述具有高生物基含量的可生物降解聚酯多元醇聚合物可以是由第一β‑内酯、二醇、三醇或多元醇和第二β‑内酯形成的三元共聚物。在一些其它实施例中，所述具有高生物基含量的可生物降解聚酯多元醇聚合物可以是由聚内酯低聚物和二醇、三醇或多元醇形成的共聚物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有较高生物基含量的可生物降解多元醇
本专利技术一般涉及对环境负责的聚酯多元醇聚合物、衍生物，并且涉及生产聚酯多元醇聚合物和衍生物的工艺。具体地，优选的聚合工艺包括由从生物、再循环、可再生或其它可持续原料源获得的碳构成的单体。有利地，多元醇聚合物的独特特性非常适合用于对环境负责的应用。
技术介绍
出于本专利技术的目的，术语“生物基”、“生物基含量”和“生物含量”可互换使用以描述来自生物源、再循环源、可再生源和/或其它可持续源的碳原子。由于独特的物理和化学特性，碳原子是许多制造材料的基本组成部分。碳原子的一个重要用途是制造聚合物。通常，聚合物是由多个重复的被称为单体的较小分子构成的较大分子。在被称为聚合的过程期间，单体可以彼此共价键合，形成更大的聚合物链。单体的组成和排列可以决定聚合物的特性，例如，确定聚合物的生物降解性和生物基含量。聚合物的生物基含量涉及衍生单体的原料源。具体地，生物基含量的程度取决于衍生自生物源、再循环源、可再生源或其它可持续源的单体中的碳的量。此些材料可以包括诸如作物残余物、木材残余物、草、城市固体废物和藻类的来源。具有较高生物基含量的聚合物可以优选用于可持续且对环境负责的应用。可生物降解聚合物在对环境负责的应用中也可能是有益的。可生物降解聚合物通常包括由键合的有机分子构成的主链，所述有机分子可以通过自然过程分解成较小的环境相容分子。可生物降解聚合物中单体的具体化学组成将决定通过分解产生哪种较小分子、分解发生的机制以及分解发生的速率。许多常规聚合物可以并非由赋予生物降解特性或某种程度的生物基含量的单体构成。另外，改进生产对环境负责的聚合物的常规工艺可能是昂贵的，需要长生产周期和/或难以改进。聚酯多元醇聚合物(“多元醇”)通常是可生物降解聚合物，其具有特殊的组成和排列，使得多元醇成为许多产品生产中的关键材料。通过聚羧酸、聚羧酸酐或酯与多羟基醇的反应生产多元醇是众所周知的。通常，现有技术的工艺涉及聚碳酸酯源与化学计量过量的多羟基醇的一步反应。这些工艺利用大而昂贵的反应器以及受限的试剂，产生可改进性较低的产品。需要可以通过更通用且成本有效的工艺生产的具有较高生物基含量的高度可定制的可生物降解多元醇。本专利技术通过提供具有较高生物基含量的可生物降解多元醇(其通过更有效地使用具有高程度的生物基含量的原料源的工艺生产)满足了这种需要。
技术实现思路
本专利技术涉及具有较高生物基含量的可生物降解多元醇和生产方法。本专利技术的多元醇通过创新工艺生产以赋予独特的特性。在优选实施例中，多元醇的单体可以由生物碳源、可再生碳源、再循环碳源和/或可持续碳源生产。在某些优选实施例中，β-内酯单体可以由环氧化物与一氧化碳的羰基化反应生产。环氧化物源和一氧化碳源可以具有高生物基碳含量。β-内酯单体可以与具有羟基官能团的单体反应，例如具有高生物基碳含量的单醇、二醇、三醇、多元醇和糖醇。有利地，本专利技术的多元醇可以具有增加的生物降解性并且可以具有增加的生物基含量。在某些优选实施例中，多元醇可以是由两种不同的β-内酯单体和具有羟基官能团的单体聚合的三元共聚物。在某些优选实施例中，多元醇可以通过使聚内酯低聚物与具有羟基官能团的单体聚合而形成。在某些优选实施例中，多元醇可以进一步与具有较高生物基含量的β-内酯单体反应，以生产具有较高生物基含量的改性多元醇。本专利技术的一些方面提供了由β-内酯进料流和共聚单体生产的多元醇，其中β-内酯通过环氧化物和一氧化碳的羰基化获得，并且其中至少一部分环氧化物含有来自生物质源的碳(也被称为生物成因碳)。在本专利技术的优选方面，所有环氧化物均衍生自生物成因碳。在本专利技术的高度优选方面，所有环氧化物和一氧化碳均衍生自生物成因碳。因此，在一个方面，本专利技术是一种生产具有可再生碳含量的β-丙内酯共聚物的方法。在这方面，可以衍生具有生物成因碳含量的β-丙内酯单体。优选地，至少一部分β-丙内酯单体通过具有至少10％的生物含量的环氧乙烷与任选地具有至少10％的生物含量的一氧化碳的羰基化生产，共聚单体衍生自除β-丙内酯之外的内酯。使用至少部分地衍生自含有可再生和再循环碳的环氧化物和一氧化碳的β-内酯的能力放大了从本专利技术的聚合物和本专利技术的生产方法获得的环境益处。本专利技术的优选实施例包括通过在缩聚反应区中聚合β-内酯单体和包括羟基官能团的单体来成本有效地生产多元醇的通用工艺。所述工艺的某些实施例包括从通过在羰基化反应区中组合至少环氧化物、一氧化碳和羰基化催化剂而形成的β-内酯中间体回收高生物基含量β-内酯单体。有利地，由高生物基含量β-内酯生产的多元醇可以具有较高的生物基含量和生物降解性。在本专利技术的优选应用中，本文所述的多元醇可以适合用作具有低熔化温度的热塑性塑料。此些用途包括可生物降解的泡沫、包装、涂料、粘合剂、表面活性剂和弹性体。有利地，结合本专利技术实施例的应用可能比使用一些其它替代聚合物的应用更具有可生物降解性。使用本专利技术实施例的应用的另一个优点是由于由生物基组分构成的多元醇而使碳足迹减少。虽然本公开易于进行各种修改和替换形式，但是已经通过附图中的实例示出并详细描述了具体示范性实施例。无意将本公开限于所公开的具体示范性实施例。其目的是涵盖落入由所附权利要求限定的本公开范围内的所有修改、等同物和替代物。具体实施方式以下描述包括本专利技术的优选实施例，其涉及具有较高生物基碳含量的可生物降解多元醇聚合物。然而，应当认识到，此描述并非旨在限制本公开的范围，而是作为示范性方面的描述而提供。以下更详细地描述具体官能团和化学术语的定义。化学元素根据元素周期表，CAS版，物理化学手册(HandbookofChemistryandPhysics)，第75版，内封面进行标识，具体官能团通常如其中所述定义。另外，有机化学的一般原理以及具体功能部分和反应性描述于有机化学(OrganicChemistry)，托马斯·索莱尔(ThomasSorrell)，大学理科丛书(UniversityScienceBooks)，索萨利托，1999年；斯密斯(Smith)和马奇(March)，马奇高等有机化学(March'sAdvancedOrganicChemistry)，第5版，约翰威利父子公司(JohnWiley&Sons,Inc.)，纽约，2001年；拉洛克(Larock)，有机官能团转换(ComprehensiveOrganicTransformations)，VCH出版公司(VCHPublishers,Inc.)，纽约，1989年；卡拉瑟斯(Carruthers)，现代有机合成方法(SomeModernMethodsofOrganicSynthesis)，第3版，剑桥大学出版社(CambridgeUniversityPress)，剑桥，1987年；其中每一个的全部内容通过引用并入本文。本文使用的术语“卤代”和“卤素”是指选自氟(氟代，-F)、氯(氯代，-Cl)、溴(溴代，-Br)和碘(碘代，-I)的原子。本文使用的术语“卤根”是指带有负电荷的卤素，所述负电荷选自氟根(F-)、氯根(Cl-)、溴根(Br-)和碘根(I-)。如本文使用，术语“脂肪族”或“脂肪族基团”表示可以是直链(即，非支链)、支链或环状(包括稠合、桥连和螺稠合多环)的烃部分，并且可以是完全饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可生物降解多元醇，其包含：a.β‑内酯单体，其衍生自环氧化物与一氧化碳的羰基化反应，所述环氧化物具有大于10％的生物含量，并且所述一氧化碳具有大于10％的生物含量；b.其中所述β‑内酯单体与至少一种包括至少两个羟基官能团的单体聚合，以生产所述可生物降解多元醇。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可生物降解多元醇，其包含：a.β-内酯单体，其衍生自环氧化物与一氧化碳的羰基化反应，所述环氧化物具有大于10％的生物含量，并且所述一氧化碳具有大于10％的生物含量；b.其中所述β-内酯单体与至少一种包括至少两个羟基官能团的单体聚合，以生产所述可生物降解多元醇。2.根据权利要求1所述的可生物降解多元醇，其中所述β-内酯通过使环氧化物与一氧化碳反应形成。3.根据权利要求2所述的可生物降解多元醇，其中所述环氧化物是由生物含量碳构成的环氧乙烷。4.根据权利要求2所述的可生物降解多元醇，其中所述一氧化碳由生物含量碳构成。5.根据权利要求1所述的可生物降解多元醇，其中所述β-内酯是β-丙内酯。6.根据权利要求1所述的可生物降解多元醇，其中所述至少一种包括羟基官能团的单体包括二醇。7.根据权利要求8所述的可生物降解多元醇，其中所述二醇是1,4-丁二醇。8.根据权利要求1所述的可生物降解多元醇，其中所述至少一种包括羟基官能团的单体包括三醇。9.根据权利要求10所述的可生物降解多元醇，其中所述三醇是甘油。10.根据权利要求1所述的可生物降解多元醇，其中所述至少一种包括羟基官能团的单体包括赤藓糖醇。11.根据权利要求1所述的可生物降解多元醇，其中所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨德什·H·苏克拉杰，
申请(专利权)人：诺沃梅尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US