聚羟基烷酸酯的酸类成核剂及聚羟基烷酸酯成型体制造技术

本发明专利技术属于生物降解材料领域，涉及聚羟基烷酸酯的酸类成核剂及聚羟基烷酸酯成型体。本发明专利技术提供一种组合物，其包括聚羟基烷酸酯和成核剂，所述成核剂为脂肪酸。本发明专利技术发现，选用脂肪酸作为制备聚羟基烷酸酯成型体的成核剂，能够在确保所得成型体具有良好力学性能的同时，显著提高聚羟基烷酸酯制备成型体时的结晶速度及结晶度，具有成核效率高、加工方式更加简便的优点；同时所制得的聚羟基烷酸酯成型体具有透明度高的优点，因而具有更广泛的应用场景。景。

【技术实现步骤摘要】
聚羟基烷酸酯的酸类成核剂及聚羟基烷酸酯成型体


[0001]本专利技术属于生物降解材料领域，涉及聚羟基烷酸酯的酸类成核剂及聚羟基烷酸酯成型体。

技术介绍

[0002]聚羟基烷酸酯(PHAs)是由微生物通过各种碳源发酵而合成的不同结构的脂肪族共聚聚酯，属于天然的高分子生物材料。
[0003]聚羟基烷酸酯具有不同的单体结构，种类繁多；其中大多数单体是链长3～14个碳原子的3
‑
羟基脂肪酸，其侧链R是高度可变的饱和或不饱和、直链或支链、脂肪族或芳香族的基团，组成结构的多样性带来其性能的多样化，进而使其在应用中具有明显的优势。
[0004]同时，聚羟基烷酸酯是一种生物基来源且在海洋环境中可生物降解的聚合物，能够解决废弃塑料引起的环境问题；而且，聚羟基脂肪酸酯具有优异的生物相容性和机械性能，因此可以被加工成各类的成型体，如薄膜、吸管、餐具等。
[0005]结晶速率的控制是影响聚羟基烷酸酯加工速率的重要因素，但现有聚羟基烷酸酯的热加工制备各类成型体的过程中，存在结晶速度慢、结晶度低、加工效率低等缺点。
[0006]目前，有研究表明，可通过添加成核剂以提高聚羟基烷酸酯的结晶速度及结晶度，进而提高加工效率。
[0007]如专利文献【1】公开号为CN1503824A的中国专利技术专利申请中公开了一种使用成核剂与增塑剂的聚羟基链烷酸酯加工的组合物，其成核剂为核化剂，具体选自自滑石、微米化云母、碳酸钙、氮化硼、氯化铵、钠盐、以及元素周期表第I族和第II族金属的羧酸盐组成的一组。同时在挤出后在一定温度下保温结晶，如线材是在30
‑
40℃、薄膜是在30
‑
45℃。
[0008]再如专利文献【2】公开号为CN102906193A的中国专利技术专利申请中公开了含有聚羟基烷酸酯的增韧聚乳酸，具体公开了包含的成核剂选自炭黑、氰尿酸、尿嘧啶、胸腺嘧啶、云母滑石、二氧化硅、氮化硼、氮化钡、粘土、碳酸钙、合成硅酸及盐、有机磷酸的金属盐、和高岭土或其组合。
[0009]然而，上述成核剂均以无机物或金属盐为主，其虽能够一定程度提高传统聚羟基烷酸酯制备成型体的结晶速度及结晶度，但改善程度有限；更为重要的是，这类成核剂会影响聚羟基烷酸酯成型体中生物碳占比，难以在海洋中全部降解，同时还会导致成型体带有颜色，降低其透明度，影响其应用。

技术实现思路

[0010]针对上述技术问题，本专利技术提供一种聚羟基烷酸酯的酸类成核剂及聚羟基烷酸酯成型体。
[0011]第一方面，本专利技术提供一种组合物，其包括聚羟基烷酸酯和成核剂；所述成核剂为脂肪酸。
[0012]众所周知，脂肪酸是由碳、氢、氧三种元素组成的一类化合物。根据碳链长度的不
同，脂肪酸分为：短链脂肪酸，其碳链上的碳原子数小于6，也称作挥发性脂肪酸；中链脂肪酸，指碳链上碳原子数为6
‑
12的脂肪酸，主要成分是辛酸(C8)和癸酸(C10)；长链脂肪酸，其碳链上碳原子数大于12。而根据碳氢链饱和与不饱和的不同可分为3类，即：饱和脂肪酸，碳氢上没有不饱和键；单不饱和脂肪酸，其碳氢链有一个不饱和键；多不饱和脂肪酸，其碳氢链有二个或二个以上不饱和键。
[0013]工业上脂肪酸通常用于丁苯橡胶生产中的乳化剂和其它表面活性剂、润滑剂、光泽剂；还可用于生产高级香皂、透明皂、硬脂酸及各种表面活性剂的中间体。
[0014]然而，本专利技术研究发现，脂肪酸可作为制备聚羟基烷酸酯成型体中的成核剂；并且相比现有成核剂，脂肪酸或化学式为R
‑
COOH的化合物A在不显著降低成型体力学性能的前提下，可显著提高聚羟基烷酸酯制备成型体时的结晶速度及结晶度，具有成核效率高、加工方式更加简便的优点，同时还能够使所制得的聚羟基烷酸酯成型体具有透明度高的优点，因而具有更广泛的应用场景。
[0015]试验表明，在采用本专利技术所述成核剂制备聚羟基烷酸酯成型体的过程中，聚羟基烷酸酯系树脂组合物的结晶度相对更大，说明成型体的结晶性更高，更利于后续加工成型；并且在具有冷结晶峰的情况下，聚羟基烷酸酯系树脂组合物的二次升温冷结晶半峰宽数据相对更小，说明在加工过程中成型体越易结晶变硬，更利于加工成型。
[0016]优选地，所述脂肪酸为具有化学式R
‑
COOH(R为C5
‑
C30烷基)结构的化合物或它们的组合物；
[0017]进一步优选地，所述成核剂为月桂酸(十二烷酸)、肉豆蔻酸(十四烷酸)、棕榈酸(十六烷酸)、硬脂酸(十八烷酸)、花生酸(二十烷酸)、山嵛酸(二十二烷酸)、木焦油酸(二十四烷酸)、蜡酸(二十六酸)、褐煤酸(二十八酸)或蜂花酸(三十烷酸)中的一种或多种。更进一步优选地，所述成核剂为山嵛酸(二十二烷酸)。
[0018]进一步地，所述成核剂的添加量为所述聚羟基烷酸酯质量的0.01％
‑
20％；优选为0.1％
‑
10％；更优选为0.3％
‑
5％。研究表明，通过控制成核剂的添加比例在此优选范围内，可使得结晶效果更好，且制备的成型体可加工性能也更好。在研究过程中，发现在上述优选范围中，典型非限制性地，例如可以是1％、2％、2.5％、3％、4％。
[0019]本专利技术所述聚羟基烷酸酯可以为单独的聚合物，也可以为两种以上聚合物的组合物。
[0020]进一步地，所述聚羟基烷酸酯可选自本领域常用的原料，例如含有3羟基烷酸酯结构单元和/或含有4羟基烷酸酯结构单元的聚合物。具体而言，其为含有下述通式(1)表示的结构单元的聚合物：
[0021][CHRCH2COO]ꢀꢀꢀ
(1)
[0022]在通式(1)中，R表示C
p
H
2p+1
所示的烷基，p表示1～15的整数；优选为1～10的整数，更优选为1～8的整数。
[0023]R表示C1
‑
C6的直链或支链状的烷基。例如，甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。
[0024]在所述组合物中，所述聚羟基烷酸酯包括至少一种聚(3
‑
羟基链烷酸酯)；所述聚(3
‑
羟基链烷酸酯)包含3
‑
羟基丁酸酯结构单元(以下有时称为3HB)和其他羟基链烷酸酯结构单元(例如，4羟基烷酸酯结构单元等)的至少一种。
[0025]作为聚羟基烷酸酯的具体例，可列举例如：聚(3
‑
羟基丁酸酯)、聚(3
‑
羟基丁酸酯
‑
共
‑3‑
羟基丙酸酯)、聚(3
‑
羟基丁酸酯
‑
共
‑3‑
羟基戊酸酯)(简称：P3HB3HV)、聚(3
‑
羟基丁酸酯共
‑3‑
羟基戊酸酯
‑
共
‑3‑
羟基己酸酯)、聚(3
‑
羟基丁酸酯
‑
共...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合物，其特征在于，包括聚羟基烷酸酯和成核剂，所述成核剂为脂肪酸。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述成核剂为具有化学式R
‑
COOH，R为C5
‑
C30烷基结构的脂肪酸化合物，或它们的组合物。3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述成核剂选自月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸、木焦油酸、蜡酸、褐煤酸或蜂花酸中的一种或多种；所述成核剂的添加量为所述聚羟基烷酸酯质量的0.01％
‑
20％；优选地，所述成核剂的添加量为所述聚羟基烷酸酯质量的0.1％
‑
10％。4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，在所述组合物中，所述成核剂为山嵛酸，其添加量为所述聚羟基烷酸酯质量的0.1％
‑
10％。5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，在所述组合物中，所述成核剂山嵛酸的添加量为所述聚羟基烷酸酯质量的0.3％
‑
5％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的组合物，其特征在于，在所述组合物中，所述聚羟基烷酸酯包括至少一种聚(3
‑
羟基链烷酸酯)；其中，所述聚(3
‑
羟基链烷酸酯)仅包含3<...

【专利技术属性】
技术研发人员：马一鸣，李腾，张浩千，
申请(专利权)人：北京蓝晶微生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：