一種共混物組合物、柔性管材料以及制造該共混物的方法
【專利摘要】一種組合物，包括以下項(xiàng)的一種共混物：(a)一種多嵌段共聚物，該共聚物包括至少一個(gè)彈性體聚合物的嵌段以及至少一個(gè)第一聚合物的嵌段，該第一聚合物包括具有立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物；以及(b)一種第二聚合物，該第二聚合物包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合物的一種反手性聚合物，其中該第二聚合物包括與(a)中的手性聚合物相反手性的立體異構(gòu)體構(gòu)型；其中該手性的聚合物以及該反手性的聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物位點(diǎn)。一種柔性管材料進(jìn)一步包括該共混物。在一個(gè)實(shí)施例中，還提供了一種用于制造該共混物材料的方法。
【專利說明】一種共混物組合物、柔性管材料以及制造該共混物的方法
[0001]披露領(lǐng)域
[0002]本披露總體上涉及一種共混物組合物，一種柔性材料以及制造上述共混物的方法。
[0003]背景
[0004]目前，柔性的醫(yī)用管在醫(yī)療程序中被用來運(yùn)輸任何種類的液體。柔性的聚氯乙烯(PVC)，由于其固有的柔性和半透明性，是典型的用于醫(yī)用管的材料。不幸地是，聚氯乙烯管具有顯著量的低分子量化學(xué)物，它們?cè)卺t(yī)療處理過程中可能浙出。此外，由于釋放有毒的氣體，通過焚燒來處置基于PVC的廢物引起了環(huán)境問題。
[0005]柔性PVC的替代材料已經(jīng)被適配為制造柔性的醫(yī)用管?？梢韵Ｍ木酆衔锏湫偷匕ㄈ嵝缘?、透明的、并且對(duì)于某些應(yīng)用適當(dāng)?shù)哪切┚酆衔铩２恍业厥?，許多聚合物可能不具有所有希望的物理或機(jī)械特性。例如，固有地剛性聚合物，例如半晶聚合物需要進(jìn)行改性以適當(dāng)?shù)赜糜谄渲邢Ｍ腥嵝砸约霸龃蟮睦鞆?qiáng)度的某些應(yīng)用中。然而，對(duì)于半晶聚合物，改性是困難的。
[0006]這樣，具有改進(jìn)的機(jī)械特性的一種改進(jìn)的聚合物材料是所希望的。
[0007]概述
[0008]在一個(gè)具體實(shí)施例中，一種組合物包括以下項(xiàng)的一種共混物:(a) —種多嵌段共聚物，該共聚物包括至少一個(gè)彈性體聚合物的嵌段以及至少一個(gè)第一聚合物的嵌段，該第一聚合物包括具有立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物；以及(b) —種第二聚合物，該第二聚合物包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合`物的一種反手性聚合物，其中該第二聚合物包括與(a)中的手性聚合物相反手性的立體異構(gòu)體構(gòu)型；其中該手性的聚合物以及該反手性的聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物位點(diǎn)。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，一種組柔性管材料包括以下項(xiàng)的一種共混物:(a) —種多嵌段共聚物，該共聚物包括至少一個(gè)彈性體的聚合物嵌段以及至少一個(gè)第一聚合物的嵌段，該第一聚合物包括具有立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物；以及(b) —種第二聚合物，該第二聚合物包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合物的一種反手性聚合物，其中該第二聚合物包括與(a)中的手性聚合物的相反手性的立體異構(gòu)體構(gòu)型；其中該手性的聚合物以及該反手性的聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物位點(diǎn)。
[0010]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種用于制造共混物組合物的方法包括:提供(a) —種多嵌段共聚物，該共聚物包括至少一個(gè)彈性體聚合物的嵌段以及至少一個(gè)第一聚合物的嵌段，該第一聚合物包括具有立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物；將該多嵌段共聚物與(b) —種第二聚合物進(jìn)行共混，該第二聚合物包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合物的一種反手性聚合物，其中該第二聚合物包括與(a)中的手性聚合物的相反手性的立體異構(gòu)體構(gòu)型，其中該手性的聚合物以及該反手性的聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物位點(diǎn)；并且擠出或模制該共混物。
[0011]附圖簡(jiǎn)要說明
[0012]通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得清楚。
[0013]圖1包括多嵌段共聚物與一種第二聚合物的共混物在80°C下的應(yīng)力應(yīng)變曲線的圖解。
[0014]圖2包括多嵌段共聚物與一種第二聚合物的共混物在80°C下的應(yīng)力應(yīng)變曲線的圖解。
[0015]圖3包括PLA2002D(在140°C進(jìn)行等溫結(jié)晶)(左)以及一種多嵌段共聚物與一種第二聚合物(在160°C進(jìn)行等溫結(jié)晶)的示例性共混物(右)的光學(xué)顯微圖像。
[0016]在不同的圖中使用相同的參考符號(hào)表示相似的或相同的事項(xiàng)。
[0017]詳細(xì)說明
[0018]在一個(gè)具體的實(shí)施例中，一種組合物包括(a) —種多嵌段共聚物以及(b) —種第二聚合物的共混物。在一個(gè)實(shí)施例中，該多嵌段共聚物包括至少一個(gè)彈性體聚合物的嵌段以及至少一個(gè)手性聚合物的第一聚合物的嵌段。作為一種手性聚合物，該聚合物具有一種立體異構(gòu)構(gòu)型。該共混物的第二聚合物包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合物的一種反手性聚合物，該反手性聚合物具有與(a)中的多嵌段共聚物的手性聚合物相反手性的立體異構(gòu)構(gòu)型。在一個(gè)具體實(shí)施例中，包括具有一種立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物以及具有相反手性立體異構(gòu)構(gòu)型的反手性聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物位點(diǎn)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，得到的共混物組合物具有例如對(duì)于柔性PVC應(yīng)用的應(yīng)用所希望的柔性。
[0019]在一個(gè)具體實(shí)施例中，該共混物的第一聚合物與該第二聚合物是任何合理的手性聚合物以及其對(duì)應(yīng)的反手性聚合物。在一個(gè)實(shí)施例中，該手性/反手性聚合物對(duì)可以是任何立體絡(luò)合物聚合物系統(tǒng)或任何消旋的聚合物系統(tǒng)。在一個(gè)具體實(shí)施例中，該手性聚合物與該反手性聚合物提供了硬質(zhì)以及軟的區(qū)段，該軟的區(qū)段為該共混物提供了柔性。該手性聚合物以及反手性聚合物可以是任何聚對(duì)映異構(gòu)體對(duì)，例如但不限于:聚(乳酸)；聚(3-己基噻吩)；間同立構(gòu)的聚丙烯；離聚物；聚甲基丙烯酸酯，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚(N，N-二甲氨基-2-乙基甲基丙烯酸酯)；聚苯乙烯及其共聚物；聚(β-丙內(nèi)酯)；類似物，或其組合。在一個(gè)實(shí)施例中，用作該第一聚合物和第二聚合物的該手性/反手性聚合物是聚(乳酸)。在另一個(gè)實(shí)施例中，用作該第一聚合物以及該第二聚合物的該手性/反手性聚合物是間同立構(gòu)的聚丙烯、聚苯乙烯或它們的組合。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，形成該立體絡(luò)合物的互補(bǔ)聚合物分子可以是一對(duì)全同立構(gòu)的以及間同立構(gòu)的(不必是光學(xué)活性的聚合物或兩種相反的對(duì)映異構(gòu)體)、具有相同的或類似的化學(xué)組成但不是相同化學(xué)結(jié)構(gòu)的、光學(xué)活性的聚合物鏈。除了這些均-立體絡(luò)合物，雜-立體絡(luò)合物也可以通過來自不同聚合物家族(像，聚酯以及聚酰胺)的具有相反的立體規(guī)整構(gòu)型的聚合物形成。所報(bào)告的形成立體絡(luò)合物的一些具體的聚合物類別是聚(內(nèi)酯)、聚酯、聚酰胺、聚酮、聚(碳酸酯)、多硫化物、聚(丙烯酸酯)。來自這些類別的具體例子包括聚(乳酸)、聚(^-甲基-^-乙基-@-丙內(nèi)酯)、聚U-芐基谷氨酸酯)、聚(烯烴-一氧化碳)，像聚(丙烯-一氧化碳)、聚(碳酸亞丙酯)、聚(環(huán)氧氯丙烷)、聚(叔丁基環(huán)硫乙烷)、聚(叔丁基環(huán)氧乙烷)以及聚(甲基丙烯酸甲酯)。在一個(gè)具有均-立體絡(luò)合物或雜-立體絡(luò)合物的具體實(shí)施例中，這種立體絡(luò)合物位點(diǎn)的形成在聚合物鏈之間形成了一種交聯(lián)或橋。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，該第一多嵌段共聚物以及該第二聚合物是聚(乳酸)。典型地，聚(乳酸)實(shí)質(zhì)上是由立體異構(gòu)體組成的，即由以下化學(xué)式(I)表示的一種L-異構(gòu)體單元或一種D-異構(gòu)體單元組成。
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種組合物，包括以下各項(xiàng)的一種共混物: (a)一種多嵌段共聚物，包括至少一個(gè)彈性體聚合物的嵌段以及至少一個(gè)第一聚合物的嵌段，該第一聚合物包括一種具有立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物；以及 (b)一種第二聚合物，包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合物的一種反手性聚合物，其中該第二聚合物包括與(a)中的手性聚合物相反手性的立體異構(gòu)構(gòu)型； 其中該手性聚合物與該反手性聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物位點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中該第一聚合物以及該第二聚合物包括以下項(xiàng)的手性聚合物以及反手性聚合物--聚(乳酸)?’聚(3-己基噻吩)；間同立構(gòu)的聚丙烯；離聚物；聚甲基丙烯酸酯；聚苯乙烯；聚苯乙烯的共聚物；聚(β_丙內(nèi)酯)；聚對(duì)映異構(gòu)體；或其組口 ο
3.如權(quán)利要求2所述的組合物，其中該第一聚合物以及該第二聚合物包括聚(乳酸)的手性聚合物以及反手性聚合物。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的組合物，其中該彈性體聚合物是一種醚、烯烴、乙烯基物、聚氨酯、丙烯酸酯、乙烯醇、乙烯共聚物、酯、硅氧烷、氟聚合物或它們的組合。
5.如權(quán)利要求4所述的組合物，其中該彈性體聚合物是聚氧化乙烯(PEO)、聚乙二醇(PEG)、聚三乙二醇、聚四乙二醇、聚丁二烯、聚異丁烯、聚異戊二烯、聚苯乙烯-丁二烯、丙烯腈橡膠、植物油衍生物、聚丙二醇(PPG)、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)、聚己酸內(nèi)酯、聚(對(duì)二噁烷酮)、聚(碳酸亞丙酯)、聚(四亞甲基己二酸酯-共-對(duì)苯二酸酯)、聚(亞丁基己二酸酯-共-對(duì)苯二酸酯)、聚(琥珀酸亞丁酯)、聚羥基烷酸酯、它們的共混物或組合。
6.如權(quán)利要求5所述的組合，其中該彈性體聚合物是聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇/聚丙二醇共聚物(PEPG)、或它們的組合。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的組合物，其中該彈性體聚合物以該總的共混物的按重量計(jì)約I %到按重量計(jì)約95%存在。
8.如權(quán)利要求7所述的組合物，其中該彈性體聚合物以該總的共混物的按重量計(jì)約I %到按重量計(jì)約60%存在。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的組合物，其中該多嵌段共聚物是一種二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、星形共聚物、接枝共聚物、或超支化共聚物。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的組合物，具有大約40的肖氏A級(jí)硬度至大約50的肖氏D硬度。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的組合物，具有大于約200%應(yīng)變的斷裂伸長(zhǎng)率。
12.如權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的組合物，具有大約0.5MPa至大約20MPa的100%模量。
13.如權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的組合物，具有等于或小于一種無彈性體聚合物嵌段的手性/反手性聚合物組合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
14.如權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的組合物，進(jìn)一步包括一種增塑劑。
15.如權(quán)利要求14所述的組合物，其中該增塑劑是一種乙二醇醚酯。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的組合物，進(jìn)一步包括填充劑、染料、顏料、改性劑、穩(wěn)定劑、酸清除劑、增容劑、其他聚合物或它們的組合。
17.—種柔性材料，包括以下各項(xiàng)的一種共混物:(a)一種多嵌段共聚物，包括至少一個(gè)彈性體聚合物的嵌段以及至少一個(gè)第一聚合物的前段，該第一聚合物包括具有立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物；以及 (b)一種第二聚合物，包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合物的一種反手性聚合物，其中該第二聚合物包括與(a)中的手性聚合物相反手性的立體異構(gòu)構(gòu)型； 其中該手性聚合物與該反手性聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物位點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求17所述的柔性材料，其中該第一聚合物以及該第二聚合物包括以下手性聚合物以及反手性聚合物--聚(乳酸)?’聚(3-己基噻吩)；間同立構(gòu)的聚丙烯；離聚物；聚甲基丙烯酸酯；聚苯乙烯；聚苯乙烯的共聚物；聚(β_丙內(nèi)酯)；聚對(duì)映異構(gòu)體；或其組口 ο
19.如權(quán)利要求18所述的柔性材料，其中該第一聚合物以及該第二聚合物包括聚(乳酸)的手性聚合物以及反手性聚合物。
20.如權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)所述的柔性材料，其中該彈性體聚合物是一種醚、烯烴、乙烯基物、聚氨酯、丙烯酸酯、乙烯醇、乙烯共聚物、酯、硅氧烷、氟聚合物或它們的組合。
21.如權(quán)利要求20所述的柔性材料，其中該彈性體聚合物是聚氧化乙烯(ΡΕΟ)、聚乙二醇(PEG)、聚三乙二醇、聚四乙二醇、聚丁二烯、聚異丁烯、聚異戊二烯、聚苯乙烯-丁二烯、丙烯腈橡膠、植物油衍生物、聚丙二醇(PPG)、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)、聚己酸內(nèi)酯、聚(對(duì)二噁烷酮)、聚(碳酸亞丙酯)、聚(四亞甲基己二酸酯-共-對(duì)苯二酸酯)、聚(亞丁基己二酸酯-共-對(duì)苯二酸酯)、聚(琥珀酸亞丁酯)、聚羥基烷酸酯、它們的共混物或組合。
22.如權(quán)利要求21所述的柔性材料，其中該彈性體聚合物是聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇/聚丙二`醇共聚物(PEPG)、或它們的組合。
23.如權(quán)利要求17-22中任一項(xiàng)所述的柔性材料，其中該彈性體聚合物以該總的共混物的按重量計(jì)約1%到按重量計(jì)約95%存在。
24.如權(quán)利要求23所述的柔性材料，其中該彈性體聚合物以該總的共混物的按重量計(jì)約I %到按重量計(jì)約60%存在。
25.如權(quán)利要求17-24中任一項(xiàng)所述的柔性材料，其中該多嵌段共聚物是一種二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、星形共聚物、接枝共聚物、或超支化共聚物。
26.如權(quán)利要求17-25中任一項(xiàng)所述的柔性材料，具有大約40的肖氏A級(jí)硬度至大約50的肖氏D硬度。
27.如權(quán)利要求17-26中任一項(xiàng)所述的柔性材料，具有大于約200%應(yīng)變的斷裂伸長(zhǎng)率。
28.如權(quán)利要求17-27中任一項(xiàng)所述的柔性材料，具有大約0.5MPa至大約20MPa的100%模量。
29.如權(quán)利要求17-28中任一項(xiàng)所述的柔性材料，具有等于或小于一種無彈性體聚合物嵌段的手性/反手性聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
30.如權(quán)利要求17-29中任一項(xiàng)所述的柔性材料，進(jìn)一步包括一種增塑劑。
31.如權(quán)利要求30所述的柔性材料，其中該增塑劑是一種乙二醇醚酯。
32.如權(quán)利要求17-31中任一項(xiàng)所述的柔性材料，進(jìn)一步包括填充劑、染料、顏料、改性劑、穩(wěn)定劑、酸清除劑、增容劑、其他聚合物或它們的組合。
33.一種用于制造共混物組合物的方法，包括:提供(a) —種多嵌段共聚物，該多嵌段共聚物包括至少一個(gè)彈性體聚合物的嵌段以及至少一個(gè)第一聚合物的嵌段，該第一聚合物包括具有立體異構(gòu)構(gòu)型的手性聚合物； 將該多嵌段共聚物與(b) —種第二聚合物共混，該第二聚合物包括對(duì)應(yīng)于(a)中的手性聚合物的一種反手性聚合物，其中該第二聚合物包括與(a)中的手性聚合物相反手性的立體異構(gòu)構(gòu)型，其中該手性聚合物和該反手性聚合物的共混物形成了立體絡(luò)合物結(jié)晶位點(diǎn)；并且 將該共混物擠出或模制。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中該第一聚合物以及該第二聚合物包括以下手性聚合物以及反手性聚合物--聚(乳酸)?’聚(3-己基噻吩)；間同立構(gòu)的聚丙烯；離聚物；聚甲基丙烯酸酯，例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚(N，N-二甲氨基-2-乙基甲基丙烯酸酯)；聚苯乙烯；聚苯乙烯的共聚物；聚(β_丙內(nèi)酯)；聚對(duì)映異構(gòu)體；或其組合。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中該第一聚合物以及該第二聚合物包括聚(乳酸)的手性聚合物以及反手性聚合物。
36.如權(quán)利要求33-35中任一項(xiàng)所述的方法，其中該彈性體聚合物是一種醚、烯烴、乙烯基物、聚氨酯、丙烯酸酯、乙烯醇、乙烯共聚物、酯、硅氧烷、氟聚合物或它們的組合。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中該彈性體聚合物是聚氧化乙烯(PEO)、聚乙二醇(PEG)、聚三乙二醇、聚四乙二醇、聚丁二烯、聚異丁烯、聚異戊二烯、聚苯乙烯-丁二烯、丙烯腈橡膠、植物油衍生物、聚丙二醇(PPG)、聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)、聚己酸內(nèi)酯、聚(對(duì)二噁烷酮)、聚(碳酸亞丙酯)、聚(四亞甲基己二酸酯-共-對(duì)苯二酸酯)、聚(亞丁基己二酸酯-共-對(duì)苯二酸酯)、聚(琥珀酸亞丁酯)、聚羥基烷酸酯、它們的共混物或組合。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中該彈性體聚合物是聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇/聚丙二 醇共聚物(PEPG)、或它們的組合。
39.如權(quán)利要求33-38中任一項(xiàng)所述的方法，其中該彈性體聚合物以該總的共混物的按重量計(jì)約1%到按重量計(jì)約95%存在。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中該彈性體聚合物以該總的共混物的按重量計(jì)約I %到按重量計(jì)約60%存在。
41.如權(quán)利要求33-40所述的方法，其中提供該多嵌段共聚物包括用該彈性體聚合物以及一種催化劑將該第一聚合物聚合。
42.如權(quán)利要求33-41中任一項(xiàng)所述的方法，其中該多嵌段共聚物是一種二嵌段共聚物、三嵌段共聚物、星形共聚物、接枝共聚物、或超支化共聚物。
43.如權(quán)利要求33-42中任一項(xiàng)所述的方法，其中該共混物具有40的肖氏A級(jí)硬度至大約50的肖氏D硬度。
44.如權(quán)利要求33-43中任一項(xiàng)所述的方法，其中該共混物具有大于約200%應(yīng)變的斷裂伸長(zhǎng)率。
45.如權(quán)利要求33-44中任一項(xiàng)所述的方法，其中該共混物具有等于或小于一種無彈性體聚合物嵌段的手性/反手性聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。
46.如權(quán)利要求33-45中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將一種增塑劑共混到該共混物組合物中。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中該增塑劑是一種乙二醇醚酯。
48.如權(quán)利要求33-47中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將填充劑、染料、顏料、改性劑、穩(wěn)定劑、酸清除劑、增容劑、其他聚合物或它們的組合共混到該共混物組合物中。
49.如權(quán)利要求33-48中任一項(xiàng)所述的方法，其中擠出或模制該共混物包括將該共混物擠出或注塑模制成一種柔性部件或產(chǎn)品。`
【文檔編號(hào)】C08L67/04GK103492496SQ201280017790
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月25日
【發(fā)明者】S·L·徐, S·瑞斯, E·B·庫(kù)格林, X·陳, C·S·戈盧布, M·J·齊瓦尼斯, M·A·齊默爾曼, N·奧爾夫, C·H·萊 申請(qǐng)人:美國(guó)圣戈班性能塑料公司, 馬薩諸塞大學(xué)