[发明专利]易降解的星形嵌段共聚物

说明书

                     发明领域

这里公开的是容易水解和生物降解的己内酯和交酯的星形嵌段共聚物。这种共聚物即使分子量较低也是坚韧的类弹性材料。

                     技术背景

聚合物，特别是热塑性塑料，从理论上讲是可重复使用的，但是由于收集、分类和纯化这些回用塑料需要相当的费用，所以通常不加以回收使用。因此，大多数塑料和其它聚合物，如弹性体，与其它废物一起废弃在例如垃圾垫土中，在此它们的化学性质很稳定，极少降解。减少垃圾垫土及类似地方稳定聚合物数量的一种方法是生产可通过水解、生物降解或类似过程而降解的聚合物。

已经知道，在适当条件下，聚交酯是可生物降解的，因此含有这种重复单元的聚合物被认为是理想的。然而，大多数聚交酯聚合物都是塑料，也就是说，其玻璃化温度(Tg)在室温以上，且这类聚合物可能是结晶的。含有交酯重复单元但仍具有类弹性体性质的聚合物也是理想的。

美国专利5,210,108叙述了一种由含有交酯重复单元的星形聚合物制成的泡沫。所制得的泡沫是刚性的，不是弹性的。

D.W.Grijpma等人，Makoromol.chem.Rapid Comun.，第14卷，第155-161页(1992)报导了含有聚交酯嵌段和碳酸三亚甲基酯或碳酸三亚甲基酯和另一种内酯嵌段的混合物的星形嵌段共聚物的合成方法。这类共聚物中聚交酯的Tg为50-55℃。

                    发明概述

本发明涉及一种主要由一个芯层、连接到所述芯层上的3至约20个聚己内酯内臂和连接到所述内臂上的聚交酯外臂构成的星形嵌段共聚物，其条件是：

所述聚交酯占所述共聚物重量的至少50％；

所述聚己内酯占所述共聚物重量的约10％-约50％；

所述聚己内酯和聚交酯在熔融加工时不结晶；和

所述交酯的玻璃化温度小于35℃。

                   发明详述

本发明的共聚物是一种含有聚己内酯和聚交酯嵌段的星形共聚物。这种共聚物也含有一个芯层，它通常是共聚物的“起点”。该芯层起初是一种多官能材料，通常含有与星形共聚物具有的臂数目相同的官能基团。在本情形中，所谓官能基团是指能通过自身或通过基团的反应形成一个引发一个共聚物链(星的一个臂)的部位的基团。在本情况下，它将引发己内酯的聚合反应。

适用于芯层的官能基团包括羟基、氨基和硫氢基。这些基团可按照标准方法用来引发己内酯的聚合。例如，可以使用诸如辛酸锡之类的催化剂。这类聚合反应可参阅欧洲专利申请117,538，该文献入本文作为参考。该聚合反应可以在纯态(无溶剂)下或在溶剂存在下进行。

这里聚己内酯是由单体ε-己内酯形成的。这里聚己内酯形成了共聚物的“内臂”。一个内臂就是附在或连接在该芯层上的聚合物。由于聚己内酯的Tg很低(低于0℃)，这种性质一般不影响本发明产品的刚性。但是，如果聚己内酯的分子量足够高的话，它就会部分结晶。因此，聚己内酯嵌段的分子量必须低到足以使得在熔融加工时不发生这样的结晶。对聚己内酯内臂而言，有效的分子量范围是数均分子量为约800-约4000。较好的是聚己内酯占共聚物重量的约10％-约40％，更好是占共聚物重量的约15％-约30％，特别好的是占共聚物重量的约18％-约22％。

当己内酯聚合时，端基通常是羟基，羟基可以用来维持引发交酯的聚合反应。因此，交酯聚合物嵌段变成连接到(附在)聚己内酯嵌段的端部，该嵌段在此称为外臂。D型、L型或内消旋型的交酯，或其任何组合都可用于形成聚交酯嵌段。交酯均聚物是半结晶的，其Tg为约55-60℃。因此，聚交酯嵌段必须小(分子量低)到足以使得Tg为35℃或更低，较好30℃或更低。聚交酯嵌段大小的典型有效范围是数均分子量约1,000-约12,000，但这个范围随聚己内酯嵌段的大小不同可以有或多或少的改变。较好的是，每个聚交酯嵌段的数均分子量为约3,000或更高。如果聚交酯占共聚物重量的至少70％，则也是较好的。