可生物降解的高性能吸收性聚合物及其方法技术

尤其地，本公开内容提供了可用作超吸收性聚合物的技术。聚合物的技术。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可生物降解的高性能吸收性聚合物及其方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月26日提交的美国临时申请No.63/030,266的优先权，其整体通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]本公开内容一般地涉及可生物降解的高性能吸收剂的组合物及其制造方法和用途。

技术实现思路

[0004]本专利技术尤其涉及高性能吸收性聚合物，例如如本文所述的各种PGA聚合物。在一些实施方案中，本公开提供了一系列基于生物的、可生物降解的、基于γ
‑
聚谷氨酸(γ
‑
PGA)的交联聚合物，其具有特性例如自由溶胀能力、离心保留容量、负荷下吸收率、盐水流动传导率和/或适用于各种应用(例如卫生应用(例如尿布、卫生棉条等))的其他特性；以及作为用于医疗、结构、土木工程、建筑、食品、农业等的液体吸收剂。
[0005]相对其自身的质量，高性能吸收性聚合物(也可以称为超吸收性聚合物(SAP))可以吸收并保留大量的液体(例如水、水溶液)。例如，婴儿尿布、成人失禁产品和女性卫生产品中的应用占SAP的最多最终用途中的一些。传统上，这些应用中使用的SAP由部分中和的聚(丙烯酸)[PAA]和/或聚(丙烯酰胺)[PAM]链制成，其使用各种不同的交联剂进行交联。尽管其用途广泛，但基于这些交联聚合物的SAP存在许多问题，包括但不限于[1]围绕基于石油的聚合物的生产过程的可持续性问题(例如，由于其高含量的化石来源碳而导致温室气体排放；需要数十万年才能自然形成，而仅需要短时间消耗)；[2]由来自基于PAA的SAP产品的丙烯酰胺引起的毒性问题；[3]SAP缺乏可生物降解性导致这些产品的报废特性差，从而导致需要通过焚烧或填埋进行处置。这些问题的规模是巨大的：仅在美国的消耗量就相当于每年约300亿一次性尿布。
[0006]这些问题导致该行业转向基于化石的SAP的某些基于生物和/或可生物降解的替代品。感兴趣的SAP的特定特性，特别是对于卫生应用，包括盐水吸收率(也称为自由溶胀能力)、离心保留容量(CRC)、负荷下吸收率(AUL)、凝胶流动渗透性(GFP)和涡旋速度(测量吸收速率)。然而，在本专利技术之前开发的基于生物和/或可生物降解的替代品，例如基于纤维素和/或基于淀粉的聚合物，在工业用途中通常存在多种缺点：例如，许多尚未以工业规模制造，许多报告的工艺可能非常高(例如，与高水平的碳二亚胺和/或N
‑
羟基琥珀酸酰亚胺交联的PGA、γ
‑
辐射等)，某些和/或许多(例如基于淀粉的材料)表现出关于功能和/或性能的重大问题，包括较差的液体保留(CRC)、不足的负荷下吸收率(AUL)、不希望的颜色和气味、和/或当液体过饱和时渗出“粘液”。例如，当与基于PAA的SAP相比时，以前商业化的基于淀粉的SAP(Lysorb
‑
220，AUL＝6g/g以及CRC＝17g/g)显示出差的AUL和CRC。
[0007]某些商业化、基于化石燃料的SAP的特性在下表1中进行了描述。
[0008]表1.某些基于化石燃料的SAP的非织造标准方案(NWSP)特性
[0009][0010]*1NWSP 241.3；*2NWSP 242.3；*3涡旋；*4在0.3psi下使用0.9重量％生理盐水测量
[0011]尤其地，本公开包括对这些挑战的认识，并提供解决这样的挑战的聚合物组合物及其产品。例如，在一些实施方案中，本公开提供了与商业制造和使用的SAP(例如用于卫生产品如尿布的PAA/PAM聚合物)相比具有相当特性的PGA聚合物。在一些实施方案中，提供的PGA聚合物是交联的，并且具有用于工业用途，特别地用于卫生产品的合适特性，例如可生物降解性、分子量、自由溶胀能力、SFC(溶胀聚合物让液体流动通过的能力)、强度、AUL、CRC、吸收率和/或GFP。在一些实施方案中，本公开提供了用于制造这样的PGA聚合物从的技术。尤其地，提供的制造技术使用低成本和/或低水平的材料(例如，交联剂)和/或不需要高成本设施(例如，用于γ辐射的那些)，与许多制备现有聚合物的现有技术相比，可以以低成本提供聚合物制剂。在一些实施方案中，本公开提供包含所提供的PGA聚合物的制造的产品/制品(例如，卫生产品如尿布)。
附图说明
[0012]图1.聚合物的分子量的SEC确定。示出了各种γ
‑
PGA样品的痕迹。
[0013]图2.使用程序B的某些结果。(A)某些原始数据。某些标准物的峰：约12.3分钟时为969,000Da；约13.1分钟时504,000Da；约14.5分钟时为217,000Da；约15.8分钟时99,000Da。PGA
‑
2.0的峰为约11.8分钟；PGA
‑
1.1的峰为约14.3分钟(高于此特定图中217,000Da的峰)；以及PGA
‑
0.7的峰为约为13.6分钟。(B)某些分子量结果。
[0014]图3.某些生物降解数据。
具体实施方式
[0015]为了举例说明所提供技术的一个或更多个方面，本文将某些实施方案描述为实例。
[0016]在本公开中，除非另有说明，否则“一”、“一个”、“所述”、“至少一个”和“一个或更多个”表示存在至少一个该项目；除非上下文另有明确说明，否则可以存在多个这样的项目。“约”表示所述数值允许一些轻微的不精确(其中一些接近该值的精确度；近似或合理地接近该值；几乎)。如果通过“约”提供的不精确在本领域中不作此普通意义的另外理解，则本文中使用的“约”至少表示可能由测量和使用这样的参数的普通方法引起的变化。此外，范围的公开包括所有值的公开以及在整个范围内进一步划分的范围。术语“包含”、“含有”“包括”和“具有”是包括性的，并因此说明存在所述特征、整数、步骤、操作、要素和/或组件，但不排除存在或添加一个或更多个另外的特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其组。如本说明书所用，术语“或”包括一个或更多个相关所列项目的任意和所有组合。
[0017]术语γ
‑
PGA是指氨基酸谷氨酸(GA)的聚合物。γ
‑
PGA、聚
‑
γ
‑
谷氨酸、γ
‑
PGA在本文中可互换使用。术语“交联”是指聚合物链之间的共价键或是指聚合物链之间这种共价交联键的形成。共价键可以在各种原子(例如碳、氮、氧、硫等)之间形成。在一些实施方案中，这样的原子位于诸如羟基、硫醇基、氨基、羧基、酯、醚、酰胺、酰亚胺、硫化物等基团中。交联剂一般是指可以在聚合物链之间形成交联键的试剂。术语“水性体系”是指可选地包含一种或更多种溶质或分散物质的水性介质。水性体系可以是多相组合物例如油包水乳液的水相。重量百分比(质量％或重量％或％重量)计算为100倍克每克(100倍克/克)。盐水在本文中使用时是氯化钠的水溶液。在实例中使用时，其通常是0.9g/L的氯化钠在去离子水中溶液。
[0018]交联的PGA颗粒可以以酸形式或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种聚谷氨酸(PGA)组合物，其中所述组合物包含多个PGA分子，所述多个PGA分子各自独立地以其酸、盐、酯或酰胺形式存在，其中所述多个PGA分子各自独立地具有约0.001MM或更大的分子量。2.一种聚谷氨酸(PGA)组合物，其中所述组合物包含多个PGA分子，所述多个PGA分子各自独立地包含独立于以下结构的一个或更多个单元：
‑
[NH
‑
CH(COR
’
)CH2CH2‑
CO]p
‑
或其盐形式，其中：每个p独立地为约1至100,000，每个R'独立地为
‑
OR或
‑
N(R)2，其中每个R独立地为
‑
H，或者选自以下的可选地经取代的基团：C1‑
10
脂族基团，具有1至5个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的C1‑
10
杂脂族基团，C6‑
10
芳基，具有1至5个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的C5‑
10
杂芳基，和具有1至5个独立地选自氮、氧和硫的杂原子的C3‑
10
杂环基；或者一起采用氮原子上的两个R基团以形成可选地经取代的具有除氮原子外的0至5个杂原子的3至10元环；以及其中，所述多个PGA分子各自独立地具有约0.001MM或更大的分子量。3.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述PGA的分散度(M
w
/M
n
)为约1.1至10。4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述PGA的M
p
为约20万Da至200万Da。5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述PGA的M
n
为约2万Da至200万Da。6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述PGA的M
w
为约40万Da至500万Da。7.根据权利要求3至6中任一项所述的组合物，其中所述组合物的分子量通过尺寸排阻色谱法测量。8.根据权利要求3至6中任一项所述的组合物，其中所述组合物的分子量根据程序B使用RI检测测量。9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物按重量计包含相当部分(例如，约30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％等或更多)分子量大于0.02MM、0.7M或1M的PGA分子。10.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物按摩尔比计包含相当部分(例如，约30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％等或更多)分子量大于0.02MM、0.7M或1M的PGA分子。11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物是交联的。12.根据权利要求11所述的组合物，其中交联剂是山梨糖醇聚缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚或新戊基二缩水甘油醚。13.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中交联剂的重量百分比(重量％)为约0.01％至10％。14.根据前述权利要求中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾利森，
申请(专利权)人：兹莫克姆有限公司，
类型：发明
国别省市：