專利名稱：用于生物聚合物的生物衍生增塑劑的制作方法
用于生物聚合物的生物衍生增塑劑相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2008年4月3日提交的在先提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/041，993的權(quán) 益，該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)引用結(jié)合。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于與生物聚合物一起使用的生物衍生增塑劑 (bioderivedplasticizers)。如本文中使用的術(shù)語(yǔ)“生物衍生”表示由植物-構(gòu)成的分子制 備，所述植物-構(gòu)成的分子或者是直接由植物表達(dá)的，如糖，淀粉或脂肪，或者是由植物-構(gòu) 成的分子如糖，淀粉或脂肪發(fā)酵的。如本文中使用的術(shù)語(yǔ)“生物聚合物”是指由植物衍生的 分子構(gòu)成的聚合物。所公開(kāi)的生物衍生增塑劑改善生物聚合物的撓性，而沒(méi)有不利地影響 楊氏模量或在高溫或隨著時(shí)間如在儲(chǔ)存中的滲出。聚乳酸(PLA)由于其生物相容性、生物降解性和可持續(xù)性成為廣泛使用的生物材 料。預(yù)期聚乳酸由于下列內(nèi)容而擴(kuò)展其應(yīng)用基礎(chǔ)原料L-乳酸可以通過(guò)發(fā)酵工藝廉價(jià)地大 規(guī)模制備、聚乳酸的降解速度在堆肥中高，和聚乳酸在對(duì)真菌的抗性以及保護(hù)食物免受氣 味和顏色污染方面優(yōu)異。高分子量乳酸聚合物的制備可以通過(guò)下列方法進(jìn)行(1)脫水成 環(huán)的二聚體或二交酯(dilactide)的開(kāi)環(huán)聚合(ROP)，( 縮聚和通過(guò)使用干燥劑移除反應(yīng) 水而操縱乳酸和聚交酯(polylactide)之間的平衡，或(；3)縮聚和連接乳酸預(yù)聚物。聚乳 酸具有以下通式
權(quán)利要求
1.一種共聚物增塑劑，所述共聚物增塑劑包含 相容性單元，其包含低級(jí)烷基有機(jī)酸；和聚酯增塑單元，其由包含下列各項(xiàng)的單體形成 多官能醇；脂族酐或其等同物；和 飽和芳族酐或其等同物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述相容性單元與所述增塑單元的摩爾 比在30 70至60 40的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述相容性單元與所述增塑單元的摩爾 比在45 55至55 45的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述低級(jí)烷基有機(jī)酸包含C3至C7烷基 主鏈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述有機(jī)酸選自乳酸，丁酸，戊酸，和己 乳酸，雙酚酸，3-乙酰丙酸和它們的衍生物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述低級(jí)烷基有機(jī)酸包含羥基部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述增塑單元還包含一種或多種二官能
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的共聚物增塑劑，其中所述二官能醇具有在2至10的范圍內(nèi)的碳數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的共聚物增塑劑，其中二官能醇與多官能醇的摩爾比為5 95 至 95 5。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的共聚物增塑劑，其中二官能醇與多官能醇的摩爾比為 40 60 至 60 40。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的共聚物增塑劑，其中所述二官能醇選自1，2丙二醇，1，3丙 二醇，乙二醇，二甘醇，三甘醇，新戊二醇，一縮二丙二醇，二溴新戊二醇，丙氧基化雙酚-A， 乙氧基化雙酚A，2，2，4-三甲基戊-1，3- 二醇，四溴雙酚二丙氧基醚，1,4- 丁二醇，1，3- 丁 二醇，己二醇，1，6己二醇，辛二醇，環(huán)戊二醇(cyclopentadiol)，環(huán)己二醇，環(huán)己烷二甲醇， 和它們的衍生物及混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述多官能醇選自甘油，三甲基丙醇， 三甲氧基丙烷，三甲氧基乙烷，季戊四醇，環(huán)己烷甲烷二醇，季戊四醇的聚酯低聚物，和它們 的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述增塑單元具有在100 0至 80 20的范圍內(nèi)的所述脂族酐或其等同物與所述芳族酐或其等同物的摩爾比。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述共聚物增塑劑是非晶的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述脂族酐或其等同物選自馬來(lái)酸酐， 衣康酸酐，富馬酸，和不飽和脂肪酸的二酸。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述飽和芳族酐或其等同物選自鄰苯 二甲酸酐，對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸，和雙酚酸。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述共聚物增塑劑具有在2000至.90，000g/mol之間的重均分子量。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述共聚物增塑劑具有_20°C至30°C的 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，所述共聚物增塑劑與聚乳酸共混，其中與未 共混的聚乳酸相比，共混物具有增加至少25%的斷裂伸長(zhǎng)率，而沒(méi)有楊氏模量的降低。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述聚酯增塑單元由還包含擴(kuò)鏈單體 的單體形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的共聚物增塑劑，其中所述擴(kuò)鏈單體選自二縮水甘油醚和亞 麻籽、大豆或蓖麻油(castrol oil)的環(huán)氧化植物油。
22.—種非晶的共聚物增塑劑，所述非晶的共聚物增塑劑包含 相容性單元，其包含碳數(shù)在3至7的范圍內(nèi)的低級(jí)烷基有機(jī)羥基酸；和 聚酯增塑單元，其由包括下列各項(xiàng)的單體形成多官能醇；碳數(shù)在2至10的范圍內(nèi)的二官能醇，其中二官能醇與多官能醇 的摩爾比為5 95至95 5 ； 脂族酐或其等同物；和 飽和芳族酐或其等同物；其中所述增塑單元具有在100 0至80 20的范圍內(nèi)的所述脂族酐或其等同物與所 述芳族酐或其等同物的摩爾比；其中所述相容性單元與所述增塑單元的摩爾比在30 70至60 40的范圍內(nèi)，其中 所述共聚物增塑劑具有在2000至90，000g/mol之間的重均分子量，并且其中所述共聚物增 塑劑具有在_20°C至30°C之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
23.根據(jù)權(quán)利要求0所述的非晶的共聚物增塑劑，其中所述二官能醇選自1，2丙二醇， 1,3丙二醇，乙二醇，二甘醇，三甘醇，聚乙二醇，四甘醇，聚四氫呋喃，新戊二醇，丙二醇，一 縮二丙二醇，二溴新戊二醇，丙氧基化雙酚-A，乙氧基化雙酚A，2，2，4-三甲基戊-1，3- 二 醇，四溴雙酚二丙氧基醚，1,4- 丁二醇，1，3 丁二醇，1，5戊二醇，1,6己二醇，1，7庚二醇，辛 二醇，環(huán)戊二醇(cyclopentadiol)，環(huán)己二醇，環(huán)己烷二甲醇，或它們的衍生物及其混合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求0所述的非晶的共聚物增塑劑，其中所述多官能醇選自甘油，三甲基 丙醇，三甲氧基丙烷，三甲氧基乙烷，季戊四醇，環(huán)己烷甲烷二醇，季戊四醇的聚酯低聚物， 己內(nèi)酯的低聚聚酯，聚THF，和它們的混合物。
25.根據(jù)權(quán)利要求0所述的非晶的共聚物增塑劑，其中所述脂族酐或其等同物選自馬 來(lái)酸酐，衣康酸酐，富馬酸，和不飽和脂肪酸的二酸。
26.根據(jù)權(quán)利要求0所述的非晶的共聚物增塑劑，其中所述飽和芳族酐或其等同物選 自鄰苯二甲酸酐，對(duì)苯二甲酸，間苯二甲酸，和雙酚酸。
27.—種共聚物增塑劑，所述共聚物增塑劑包含相容性單元，其選自乳酸，丁酸，己內(nèi)酯，3-乙酰丙酸，戊酸，和這些羥基酸的衍生物；和聚酯增塑單元，其由包括下列各項(xiàng)的單體形成 多官能醇，其選自甘油，三甲基丙醇，季戊四醇，環(huán)己烷甲烷二醇，季戊四醇的聚酯低聚物，和它們的混合物；脂族酐或其等同物，其選自，馬來(lái)酸酐，衣康酸酐，富馬酸，和不飽和脂肪酸的二酸，它們的混合物和等同物；和飽和芳族酐或其等同物，其選自鄰苯二甲酸酐，對(duì)苯二甲酸，和間苯二甲酸，它們的混合物和等同物；其中所述相容性單元與所述增塑單元的摩爾比在30 70至60 40的范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的共聚物增塑劑，其中所述增塑單元還包含一種或多種碳數(shù) 在2至10的范圍內(nèi)的二官能醇。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的共聚物增塑劑，其中二官能醇與多官能醇的摩爾比為 95 5 至 5 95。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的共聚物增塑劑，其中所述二官能醇選自1，2丙二醇，1，3丙 二醇，乙二醇，二甘醇，三甘醇，聚乙二醇，四甘醇，聚四氫呋喃，新戊二醇，丙二醇，一縮二丙 二醇，二溴新戊二醇，丙氧基化雙酚-A，乙氧基化雙酚A，2，2，4-三甲基戊-1，3- 二醇，四溴 雙酚二丙氧基醚，1,4- 丁二醇，1，3 丁二醇，1，5戊二醇，1,6己二醇，1，7庚二醇，辛二醇，環(huán) 戊二醇(cyclopentadiol)，環(huán)己二醇，環(huán)己烷二甲醇，或它們的衍生物及其混合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中利用所述共聚物增塑劑的不飽和官能 度將所述共聚物增塑劑接枝到聚烯烴的主鏈上。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述共聚物增塑劑是用于聚烯烴/生物 聚酯共混物的增容劑或乳化劑。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的共聚物增塑劑，其中所述共聚物增塑劑是用于聚烯烴/淀粉 共混物的增容劑或乳化劑。
全文摘要
一種用于生物聚合物的生物衍生增塑劑包括相容性單元和聚酯增塑單元。所述增塑劑改善生物聚合物的撓性，同時(shí)沒(méi)有不利地影響它們的模量。所述相容性單元使得增塑劑更易與所需的基礎(chǔ)生物聚合物混合，并且包括低級(jí)烷基(C3至C7)有機(jī)酸。所述聚酯增塑單元由包含多官能醇和脂族酐或其等同物二羧酸及酯衍生物的單體形成。所述聚酯增塑單元可以任選地包括與多官能醇組合的一種或多種二官能醇。所得到的生物衍生增塑劑具有優(yōu)選在-20℃至30℃之間的低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。所述增塑劑優(yōu)選是非晶的。
文檔編號(hào)C08G63/08GK102046694SQ200980118931
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者倫納德·F·托里斯, 艾利森·弗林 申請(qǐng)人:拉波爾有限責(zé)任公司