适用于制备可生物降解的聚合物组合物的母料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及适用于制备可生物降解的聚合物组合物的母料及其制备方法。提供了一种适用于制备可生物降解的聚合物组合物的母料，所述母料包含以下成分和/或其酯交换反应产物：(a)多糖；(b)可生物降解的聚酯；(c)具有侧接的羧酸基团的可生物降解的聚合物；和(d)酯交换催化剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及可生物降解的聚合物组合物。具体说，本专利技术涉及制备可生物降解的聚合物组合物的方法，涉及母料在制造聚合物组合物中的应用，涉及制备母料的方法并涉及所述母料。
技术介绍
生活垃圾的处理在许多工业国家中已成为突出的问题。例如对于欧洲和日本来说，可用于垃圾就地掩埋的场所已经较少了。大量生活垃圾由聚合物材料构成，已进行协调努力引入聚合物再循环方案以减少这些聚合物废料的填埋。然而，和诸如玻璃、木料和金属等其他材料不同，聚合物的再循环存在问题。例如，聚合物再循环技术通常需要根据其化学组成对聚合物进行分类。但是，因为不同商品化的聚合物具有各种不同的阵列，可能难以用这种方式从废料中分离聚合物材料。而且，大多数聚合物再循环技术涉及熔融加工工艺，可能损害聚合物的物理和机械性能。因此，再循环的聚合物性能较差，限制了可利用这些聚合物的应用范围。除了与再循环聚合物废料有关的问题之外，目前使用的大多数聚合物源自石油基产品，导致其长期制造不可持续。相对于这些问题，越来越多的研究导向开发至少部分地用可再生资源制造的可生物降解的聚合物。与常规聚合物不同，可生物降解的聚合物通过微生物的作用更容易降解形成低分子量产物，这些低分子量产物几乎没有环境问题(即使有也很小)。而且，通过生物降解作用，废料中这些聚合物所占据的体积也显著减小。迄今为止可生物降解聚合物领域中的大多数研究集中在利用天然来源的生物聚合物如多糖。可能在这方面研究最多的多糖是淀粉。淀粉是一种尤其合适的生物聚合物，因为其源自可再生资源(即植物产物)，容易获得且相对廉价。然而，与石油基(即“合成”) 常规聚合物相比，天然形式的淀粉的物理和机械性能较差。已开发了许多技术来改善天然淀粉的物理和机械性能。一种方法是将天然淀粉转化为热塑可加工型淀粉(TPS)。例如，PCT/W090/05161揭示了一种制备TPS的方法，该方法包括将含水量低的淀粉与增塑剂如甘油熔融混合。虽然这种TPS聚合物的物理和机械性能显著优于天然淀粉，但是这些聚合物通常抗水性差，因而仅适用于有限的应用。TPS的抗水性可通过将这些聚合物与其他热塑性聚合物如聚烯烃混合来改善。然而，TPS聚合物掺混物的可生物降解性可能因为通常与TPS掺混的聚合物相对是不可生物降解的原因而受到负面影响。而且，这种TPS聚合物掺混物的物理和机械性能因为制备掺混物过程中采用的聚合物的不可混溶性而常常非常差。具体说，诸如淀粉和TPS等多糖相对亲水，而大多数合成的热塑性聚合物相对疏水。因此，淀粉或TPS与其他热塑性聚合物的熔融掺混物常常导致具有高界面张力的多相形态的形成，可能对所得聚合物掺混物的物理和机械性能造成负面影响。已进行尝试以改善TPS聚合物掺混物的可生物降解性及物理和机械性能。例如， US 5，844，023揭示了一种可生物降解的聚合物混合物，其包含可生物降解的聚酯、TPS和 “聚合物相介质”。据称该聚合物混合物容易生物降解，聚合物相介质有利于疏水聚酯相与亲水TPS相的偶联，从而改善聚合物混合物的物理和机械性能。该美国专利中揭示的可生物降解的聚合物组合物是通过熔融混合热塑性聚酯与TPS而形成的。在这种情况下，据称聚合物相介质在该熔融混合工艺期间通过一些聚酯与一些TPS之间的酯交换而原位形成。 据信以这种方式形成相介质的过程难以控制，且工艺导致可混溶的聚合物相之间的界面张力降低有限。虽然代表了可生物降解聚合物领域的进步，但是因为相偶联中仅存在边际少许不重要的效果，与常规石油基聚合物相比，这种聚酯/TPS掺混物的物理和机械性能仍然较差。为了弥补这一特性，通常用非常少量的淀粉来制备这些聚酯/TPS掺混物。然而降低组合物中的淀粉含量导致成本增加且可生物降解性降低。因此，仍然需要开发替代的具有优良物理和机械性能的可生物降解的聚合物组合物。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备可生物降解聚合物组合物的方法，所述方法包括将第一可生物降解的聚酯与母料熔融混合，其中所述母料是在酯交换催化剂的存在下，将多糖、第二可生物降解的聚酯和具有侧接羧酸基团的可生物降解的聚合物熔融混合单独形成的。在本专利技术的一个实施方式中，母料提供与第一可生物降解的聚酯熔融混合以形成可生物降解的聚合物组合物的唯一多糖来源。现已发现，具有有益的可生物降解性及物理和机械性能的聚合物组合物可采用母料进行制备，所述母料是在酯交换催化剂的存在下，通过将多糖、可生物降解的聚酯和具有侧接羧酸基团的可生物降解的聚合物熔融混合单独形成的。因此，本专利技术还提供了适用于制备可生物降解的聚合物组合物的母料，所述母料包含以下成分和/或其酯交换反应产物(a)多糖；(b)可生物降解的聚酯；(c)具有侧接羧酸基团的可生物降解的聚合物；和(d)酯交换催化剂。优选地，母料中组分(a)-(d)和/或其酯交换反应产物的总质量占母料总质量至少50重量％。本专利技术还提供了制备适用于制造可生物降解的聚合物组合物的母料的方法，所述方法包括在酯交换催化剂的存在下，将多糖、可生物降解的聚酯和具有侧接羧酸基团的可生物降解的聚合物熔融混合。本专利技术还提供了母料在制造可生物降解的聚合物组合物中的应用，所述母料与可生物降解的聚酯熔融混合。在本专利技术的一个实施方式中，母料在制造可生物降解的聚合物组合物中的应用使得所述母料提供了与聚酯熔融混合以形成可生物降解的聚合物组合物的唯一多糖来源。已发现本专利技术的母料可容易地与可生物降解的聚酯熔融混合以形成可生物降解的聚合物组合物，相对于通过常规方法制备的包含多糖和聚酯的可生物降解的聚合物组合物，该可生物降解的聚合物组合物中各构成组分之间的相容性改善。据信本专利技术聚合物组合物中各组分之间改善的相容性至少部分地是组合物具有优异的物理和机械特性的原因。 改善的相容性还能使组合物用相对较高多糖含量进行配制，这可有益地降低组合物的成本并改善其可生物降解性。不希望受理论的限制，据信具有侧接羧酸基团的可生物降解的聚合物在母料的制备过程中有利于多糖与可生物降解聚酯之间的酯交换。具体说，据信沿所述可生物降解聚合物的聚合物主链的侧接羧酸基团通过氢键和/或缩合/酯交换反应与多糖相互作用，以便促进形成和/或保留多糖的高度非结晶或变性形式。在这种形式中，多糖更易于发生与可生物降解聚酯的酯交换，从而尽可能降低母料中不相容多糖的存在。这又能提高母料构成组分与本专利技术可生物降解的聚合物组合物之间的相容性。下面描述本专利技术的各个方面。具体实施例方式本领域技术人员将理解，术语“可生物降解的”不具有普遍定义。为了避免任何岐义，在本文中与术语“聚合物”、“聚合物组合物”或特定聚合物材料如“多糖”和“聚酯”联用的术语“可生物降解的”旨在表示满足EN 13432或ASTM 6400规定的可生物降解性标准的材料。换言之，聚合物一旦接触构成环境，12周内90%将分解形成平均粒度小于2mm的颗粒，6个月后至少60% (ASTM 6400标准)，或至少90% (EN 13432标准)降解形成二氧化碳和/或水，则认为该聚合物是可生物降解的。优选地，本专利技术可生物降解的聚合物组合物满足EN 13432中提出的更严格的可生物降解性标准。如本文所用，具有“侧接羧酸基团”的可生物降解的聚合物表示沿可生物降解聚合物的聚合物主链具有以取代基形式存在的羧酸基团(即-C00H)。羧本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种适用于制备可生物降解的聚合物组合物的母料，所述母料包含以下成分和／或其酯交换反应产物：（ａ）多糖；（ｂ）可生物降解的聚酯；（ｃ）具有侧接的羧酸基团的可生物降解的聚合物；和（ｄ）酯交换催化剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈昌平，
申请(专利权)人：比澳格香港有限公司，
类型：发明
国别省市：HK