基于水性PHA分散体的可生物降解涂层制造技术

本文公开了一种可生物降解的水性分散体，其由约35重量％至约75重量％的水和约25重量％至约65重量％的聚羟基烷酸酯组成。还公开了一种可生物降解的餐饮服务用品，包括具有至少一个食物接触表面的可生物降解基材。在由可生物降解的水性分散体形成的至少一个食物接触表面上涂覆涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于水性PHA分散体的可生物降解涂层
本公开涉及可生物降解的聚合物组合物。更具体地，本公开涉及用于餐饮服务用品(items)的由聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoate)(“PHA”)的水性分散体制成的可生物降解涂层。
技术介绍
为了方便起见，消费者经常使用一次性的餐饮服务用品，例如盘子、碗、杯子和饮食器具。一次性餐饮服务用品特别适合用于大型人群聚会和户外用餐活动。一次性餐饮服务用品可以很容易且有利地由诸如纸板之类的基材制成，其在填埋处理后会相对迅速地分解。但是，简单、未涂覆的纸板通常不能作为餐饮服务用品使用，因为纸板会迅速吸收水和/或油脂，从而损害纸板的强度。因此，由纸板制成的餐饮服务用品通常涂覆有薄的聚合物层，以改进其耐水和耐油脂性。由诸如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)之类的聚合物制成的涂层可以显著提高纸板的耐水和/或耐油脂吸收力；但是，这些聚合物在填埋处理后不容易降解或分解。因此，用这种聚合物涂覆的纸板物品在丢弃后可能在垃圾填埋场中存在长达几百年。因此，期望提供一种用于餐饮服务用品的完全可生物降解的新涂层。此外，还期望这种可生物降解的涂层与常规的不可生物降解的涂层相比具有良好的耐水和耐油脂性。
技术实现思路
可通过使用涂覆食物接触基材的可生物降解的水性分散体来满足上述和其他方面的需求。根据一个实施方案，该分散体由约35重量％至约75重量％的水和约25重量％至约65重量％的聚醇烷酸酯组成。在某些实施方案中，分散体优选由约25重量％至约65重量％的聚-3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯(“P(3HB-共-3HHx)”)组成。而且，在某些实施方案中，该P(3HB-共-3HHx)又优选由约75摩尔％至约99摩尔％的羟基丁酸酯和约1摩尔％至约25摩尔％的羟基己酸酯组成。更优选地，P(3HB-共-3HHx)由约85摩尔％至约95摩尔％的羟基丁酸酯和约5摩尔％至约15摩尔％的羟基己酸酯组成。在一些实施方案中，分散体优选由约1重量％至约25重量％的至少一种聚羟基烷酸酯组成，该聚羟基烷酸酯包含约25摩尔％至约50摩尔％的羟基戊酸酯、羟基己酸酯、羟基辛酸酯和/或羟基癸酸酯。此外，在一些情况下，聚羟基烷酸酯聚合物可以是由至少三种不同类型的羟基烷酸酯单体残基组成的三元共聚物。三元共聚物可以例如包括约75摩尔％至约99摩尔％的羟基丁酸酯、约0.1摩尔％至约15摩尔％的羟基戊酸酯和约1摩尔％至约25摩尔％的第三羟基烷酸酯，例如羟基己酸酯。根据某些实施方案，优选地，分散体中的聚羟基烷酸酯的重均分子量为约50,000道尔顿至约250万道尔顿。更优选地，重均分子量为约150,000道尔顿至约600,000道尔顿，并且更优选地，为约150,000道尔顿至约500,000道尔顿。在某些实施方案中，分散体由优选具有约10nm至约50μm的平均粒径的颗粒组成。此外，在一些实施方案中，分散体优选具有约25％至约65％固体的平均固体含量。更优选地，平均固体含量为约40％至约55％固体，甚至更优选地为约40％至约50％固体。除了水和PHA之外，分散体还可任选地包含其他组分。例如，在某些实施方案中，分散体还优选包含约0.01重量％至约5.0重量％的至少一种表面活性剂，该表面活性剂选自由聚山梨酯、芳族聚环氧乙烷、山梨聚糖衍生物、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段共聚物、聚乙二醇醚、聚乙烯醇、烷基硫酸盐、烷基磷酸盐、硬脂酸酯，及它们的混合物组成的组。更优选地，分散体包含约0.5重量％至约5.0重量％的至少一种表面活性剂，甚至更优选地，包含约0.5重量％至约2.0重量％的至少一种表面活性剂。在一些情况下，该至少一种表面活性剂优选具有大于10的亲水亲油平衡值。更优选地，所述至少一种表面活性剂优选具有约12至约15的亲水亲油平衡值。在一些实施方案中，分散体优选还包含约0.01重量％至约5.0重量％的至少一种流变改性剂，该流变改性剂选自由多糖、丙烯酸酯基乳液共聚物、降粘剂和增粘剂组成的组。在一些情况下，分散体优选还包含约0.01重量％至约2.5重量％的至少一种润湿分散剂。根据某些实施方案，分散体还优选包含约0.01重量％至约0.5重量％的至少一种杀生物剂或生物抑制剂。在某些实施方案中，分散体优选还包含约0.1重量％至约5.0重量％的至少一种聚结剂，该聚结剂选自由生物琥珀酸基聚结剂、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、碳酸二甲酯、甲醇、乙醇、酮、乙酸酯和/或它们的混合物组成的组。在一些实施方案中，分散体还优选包含约1重量％至约35重量％的至少一种填料，该填料选自由粘土、碳酸钙、滑石粉、高岭土、蒙脱土、膨润土、二氧化硅、甲壳质、二氧化钛、纳米粘土、云母或它们的混合物组成的组。在某些实施方案中，分散体还优选包含约0.5重量％至约15重量％的至少一种增塑剂，该增塑剂选自由癸二酸酯、柠檬酸酯，己二酸、琥珀酸和葡糖二酸的脂肪酸酯(fattyestersofadipic,succinic,andglucaricacids)，乳酸酯、烷基二酯、柠檬酸酯、烷基甲基酯、二苯甲酸酯、碳酸丙烯酯、数均分子量为200-10,000g/mol的己内酯二醇、数均分子量为400-10,000g/mol的聚乙二醇、植物油酯、长链烷基酸、己二酸酯、甘油、异山梨醇衍生物或它们的混合物组成的组。在其他实施方案中，分散体优选还包含约0.1重量％至约5重量％的至少一种成核剂，该成核剂选自由硫、赤藓糖醇、季戊四醇、二季戊四醇、人造甜味剂、硬脂酸酯、山梨醇、甘露醇、聚酯蜡、具有2:1；2:1晶体结构的化学品的化合物，及它们的混合物组成的组。根据一些实施方案，分散体还优选包含约0.01重量％至约5重量％的至少一种交联剂，该交联剂选自由金盏花油、稳定的碳酸锆铵、阴离子羟基化锆聚合物、碳酸钾锆、阴离子羟基化锆聚合物、碳酸四胺锌，及它们的混合物组成的组。在一些实施方案中，分散体还优选包含约0.05重量％至约1重量％的至少一种消泡剂，该消泡剂选自由聚醚硅氧烷、聚酰胺颗粒，及它们的混合物组成的组。在一个优选的实施方案中，除了水和PHA之外，分散体还可包括：(1)约0.01重量％至约5.0重量％的至少一种表面活性剂；(2)约0.01重量％至约5.0重量％的至少一种流变改性剂；(3)约0.01重量％至约2.5重量％的至少一种润湿分散剂；(4)约0.01重量％至约0.5重量％的至少一种杀生物剂或生物抑制剂。在第二方面，本公开提供了一种可生物降解的餐饮服务用品。根据一个实施方案，所述可生物降解的餐饮服务用品包括具有至少一个食物接触表面的可生物降解的基材。餐饮服务用品还包括涂覆在至少一个食物接触表面上的涂层。将该涂层作为可生物降解的水性分散体进行涂覆，其由约35重量％至约75重量％的水和约25重量％至约65重量％的聚羟基烷酸酯组成。在某些实施方案中，可生物降解的基材优选为可生物降解的板、杯、碗、纤维盘或食用器具。在一些实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涂覆食物接触基材的可生物降解的水性分散体，所述分散体包括：/n约35重量％至75重量％的水；和/n约25重量％至65重量％的聚羟基烷酸酯。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180813 US 62/718,0391.一种用于涂覆食物接触基材的可生物降解的水性分散体，所述分散体包括：
约35重量％至75重量％的水；和
约25重量％至65重量％的聚羟基烷酸酯。


2.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体包含约25重量％至65重量％的聚-3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯(“P(3HB-共-3HHx)”)。


3.根据权利要求2所述的可生物降解的水性分散体，其中所述P(3HB-共-3HHx)包含约75摩尔％至99摩尔％的羟基丁酸酯和约1摩尔％至25摩尔％的羟基己酸酯。


4.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体包含约1重量％至25重量％的至少一种聚羟基烷酸酯，所述聚羟基烷酸酯包含约25摩尔％至50摩尔％的羟基戊酸酯、羟基己酸酯、羟基辛酸酯和/或羟基癸酸酯。


5.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体包含重均分子量为约50,000道尔顿至约250万道尔顿的聚羟基烷酸酯。


6.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体包含平均粒径为约10nm至约50μm的颗粒。


7.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体的平均固体含量为约25％至约65％的固体。


8.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体还包含约0.01重量％至约5.0重量％的至少一种表面活性剂，所述表面活性剂选自由聚山梨酯、芳族聚环氧乙烷、山梨聚糖衍生物、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段共聚物、聚乙二醇醚、聚乙烯醇、烷基硫酸盐、烷基磷酸盐、硬脂酸酯及它们的混合物组成的组。


9.根据权利要求8所述的可生物降解的水性分散体，其中所述至少一种表面活性剂的亲水亲油平衡值大于10。


10.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体还包含约0.01重量％至约5.0重量％的至少一种流变改性剂，所述流变改性剂选自由多糖、丙烯酸酯基乳液共聚物、降粘剂和增粘剂组成的组。


11.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体还包含约0.01重量％至约2.5重量％的至少一种润湿分散剂。


12.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体还包含约0.01重量％至约0.5重量％的至少一种杀生物剂或生物抑制剂。


13.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体还包含约0.1重量％至约5.0重量％的至少一种聚结剂，所述聚结剂选自由生物琥珀酸基聚结剂、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、碳酸二甲酯、甲醇、乙醇、酮、乙酸酯和/或它们的混合物组成的组。


14.根据权利要求1所述的可生物降解的水性分散体，其中所述分散体还包含约1重量％至约35重量％的至少一种填料，所述填...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·格拉布斯三世，R·伊顿，K·布鲁克斯，
申请(专利权)人：丹尼米尔生物塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US