[发明专利]具有增强的撕裂强度的共聚酯

说明书

发明领域

本发明涉及能够表现出撕裂强度改善并且生物降解速率改善的脂族-芳族共聚酯。本发明还涉及使用所述共聚酯的制品和共混物。

发明背景

随着人口的增加，资源变得匮乏，并且社会习惯对于我们的环境具有更大的影响。对这些事实的关注致使可持续性转变，其中能源、碳排放量和土地利用均起作用。在理想的情况下，我们使用的材料将采用可再生能量，由可再生材料制得，并且在它们提供了它们的用途后不久将无害地降解回它们的原有形式。本发明的目的是通过克服使以前开发此类材料的工作受到挫折的某些缺陷，在该方向上迈出一步。

以前的那些工作聚焦于两个大方面：脂族聚酯和共聚酯，以及脂族-芳族共聚酯。脂族聚酯一般通过单一二醇与一种或多种直链脂族二元羧酸的反应来合成。尽管显示出显著的生物降解趋势，但是它们的热特性通常不足以用于现实世界的应用中。具体地讲，均聚物通常具有低熔融温度，而共聚物通常具有低结晶度或者是无定形的。

由于这些缺陷，大部分工作聚焦于脂族-芳族共聚酯。一般来讲，这些通过单一二醇与直链脂族二元羧酸和芳族二元羧酸(通常为对苯二甲酸)的反应来合成。参见例如Witt，U.等人的“J.Environ.Polym.Degr.”(1995，3(4)，第215-223页)。

包含第四或甚至更多单体的脂族-芳族共聚酯在很多情况下没有被论述。Armstrong World Industries，Inc.在美国专利申请No.20080081898中公开了由此类混合物构成的纤维。具体地讲，在所述申请中，示例了二醇混合物、6种或更多种单体的混合物、显著量三官能分子和脂环族分子的使用。

本文公开了包含更加有限的单体混合物的脂族-芳族共聚酯。这些组合物提供了相对于绝大部分脂族-芳族共聚酯工作中所描述的那些，在撕裂强度方面表现出改善的薄膜。同时，这些组合物具有使得它们尤其可用于柔性膜应用中的热特性和生物降解特性。

发明概述

本发明涉及脂族-芳族共聚酯，所述共聚酯基本上由下列组成：

I.二元羧酸组分，所述二元羧酸组分基于100摩尔％的总酸组分基本上由下列组成：

a.约40至80摩尔％的基本上由对苯二甲酸组分组成的第一芳族二元羧酸组分；和

b.约60至10摩尔％的直链脂族二元羧酸组分；和

c.约2至30摩尔％的第二芳族二元羧酸组分；和

II.二醇组分，所述二醇组分基于100摩尔％的总二醇组分基本上由下列组成：

a.约100至96摩尔％的直链二醇组分；和

b.约0至4摩尔％的二亚烷基二醇组分。

本发明还涉及所述脂族-芳族共聚酯与包括天然物质在内的其它聚合材料的共混物。它还涉及包含所述脂族-芳族共聚酯以及它们共混物的成型制品。

发明详述

本文描述了脂族-芳族共聚酯，所述共聚酯能够被加工成具有增强的撕裂强度的薄膜。所述共聚酯通常是半晶质的和可生物降解的，并且它们的膜通常是可堆肥的。所述共聚酯经由二醇组分与作为第一二元羧酸组分的对苯二甲酸、直链脂族二元羧酸组分和第二芳族二元羧酸组分的聚合而制得。注意到，可使用所述酸的酯、酸酐或成酯衍生物。术语“二元醇”和“二醇”互换使用，是指包含两个羟基的伯醇、仲醇或叔醇的广义组合物。术语“半晶质”旨在表示芳族-脂族共聚酯的一部分聚合物链存在于结晶相中，而聚合物链的其余部分存在于无序玻璃质非晶相中。结晶相的特征在于熔融温度Tm，而非晶相的特征在于玻璃化转变温度Tg，其能够采用差示扫描量热法(DSC)来测定。

一般来讲，酸组分基于100摩尔％的总酸组分将包含介于约80和40摩尔％之间的对苯二甲酸组分、介于约10和60摩尔％之间的直链脂族二元羧酸组分和介于约2和30摩尔％之间的第二芳族二元羧酸组分。此外，所述二醇组分基于100摩尔％的总二醇组分基本上由约100至96摩尔％的直链二醇组分和约0至4摩尔％的二亚烷基二醇组分组成。

通常，酸组分基于100摩尔％的总酸组分将包含介于约69和46摩尔％之间的对苯二甲酸组分、介于约26和49摩尔％之间的直链脂族二元羧酸组分和介于约4和19摩尔％之间的第二芳族二元羧酸组分。