[发明专利]含有生物成因碳的β-丙内酯基共聚物，其生产方法及其用途

说明书

本文提供了用于以工业规模由可再生EO和CO生产可生物降解的β‑丙内酯基聚酯聚合物的方法和系统。

技术领域

本公开一般涉及聚合材料和由β-丙内酯衍生的聚合物的生产，所述β-丙内酯由可再生环氧乙烷和一氧化碳进料源生产。更具体地，本发明涉及适用于热塑性塑料应用、防潮应用、包装应用等以及用作化学前体的丙内酯共聚物，和生产此类聚合物的方法。

背景技术

聚(β-丙内酯)是一种脂肪族聚酯，并且可以完全生物降解成CO2和水。由于其可生物降解性，聚(β-丙内酯)在许多不同领域(包含医疗、药物和包装工业)具有潜在的应用。本发明涉及由β-丙内酯和共聚单体生产共聚物。

聚丙内酯(PPL)是一种可生物降解的聚合物，其可以用于许多应用，例如纤维和薄膜。还已知，PPL可以热降解成高纯度丙烯酸，其在聚丙烯酸基超吸收性聚合物、洗涤剂共助洗剂、分散剂、絮凝剂和增稠剂的生产中有很大的需求量。

美国专利第6,852,865号中公开的环氧化物的羰基化的最新进展和β-丙内酯的有效开环聚合开辟了由环氧乙烷和CO生产聚(β-丙内酯)的有效合成路线。然而，存在着阻止高度无定形的聚(β-内酯)工业化处理的实际问题。由于其低熔点，高度无定形的聚(β-丙内酯)几乎不可能以合理的操作速率生产。

需要提供用于具有短使用寿命并且此后需要快速同化回到环境中的产品的高度可生物降解的聚合物。由可再生源和再循环源生产此类聚合物将进一步减少其环境足迹。因此，仍然需要生产具有改善的可加工性和热稳定性的β-丙内酯共聚物的方法。

发明内容

由β-丙内酯(bPL)聚合聚丙内酯(PPL)是总所周知的，但是本发明涉及用于将从来自生物质源的环氧乙烷(EO)和优选的一氧化碳(CO)的羰基化获得的bPL包含到内酯基聚物中的系统和方法。可以将可再生源的bPL聚合以生产PPL均聚物和PPL杂聚物和PPL聚合物衍生物。这些独特的可持续聚合物具有高度可生物降解性，同时仍能满足许多应用中所需的材料的性能要求。此bPL衍生的聚合物保留了β-丙内酯成分的生物降解性，并为许多应用提供了环境友好的益处，这些应用目前使用具有较差生物降解性能和较差生物基碳含量的聚合物。结合来源于含有碳(来自生物质源)的EO和优选的CO(来自生物质源)的bPL共聚物前体提供了显著且所需的环境益处。

使用至少部分地衍生自含有可再生和再循环碳的EO和CO的bPL的能力放大了从本发明的聚合物和本发明的生产方法获得的环境益处。

本发明涉及由β-丙内酯和共聚单体生产共聚物，其中至少β-丙内酯具有某一生物含量。

本发明的一些方面提供了一种线性bPL共聚物，其由bPL进料流和共聚单体生产，其中bPL通过EO和CO的羰基化获得，并且其中至少一部分EO含有来自生物质源的碳(也被称为生物成因碳)。在本发明的优选方面，所有EO均衍生自生物成因碳。在本发明的高度优选方面，所有EO和CO均衍生自生物成因碳。

本发明的某些方面提供了一种生产bPL共聚物的方法，其包括在金属阳离子和共聚单体的存在下将bPL和引发剂结合以生产bPL基共聚物(下文中也被称为“共聚物”)，其中bPL通过至少部分地来源于一或多种可再生原料的EO和CO的羰基化生产。在本发明的优选方面，所有EO均衍生自可再生源。在本发明的其它优选方面，至少一部分CO衍生自可再生源。在本发明的高度优选方面，所有EO和CO均衍生自可再生源。

在一个广泛的实施例中，bPL共聚物通过生物成因β-丙内酯和共聚单体的开环聚合生产。在一个优选实施例中，共聚单体选自包括以下的群组：内酯和酸酐。

在一些方面，共聚单体是具有比bPL更多的碳原子的内酯，并且在本文中被称为高级内酯。

在一些方面，共聚单体是具有比bPL更多的碳原子的β-内酯，并且在本文中被称为高级β-内酯。