[发明专利]含交联聚氨基酸的颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及带有交联表面的可生物降解的含交联聚氨基酸的颗粒，表面覆盖涂料或树脂的可生物降解的含交联聚氨基酸的颗粒，以及生产这些颗粒的方法。更尤其，本发明涉及具有优异吸水性能，表现高吸水速度和当废弃时容易降解的含交联聚氨基酸的颗粒。

背景技术

[吸水性树脂的技术背景]

吸水性树脂是能够吸收基于其本身重量的十几倍乃至几千倍的吸水的树脂，例如，丙烯酸吸水树脂等是已知的。由于其高吸水性能，这些吸水性树脂广泛用于一次应用卫生用品。然而，迄今开发的吸水性树脂不具有生物降解能力，并且处理含有这些树脂的卫生用品的方法存在着问题。因此，对于表现高吸水速度和具有生物降解能力的吸水性树脂存在着强烈的需求。

[使用吸水性树脂的持水材料]

另一方面，众所周知，将吸收基于其本身重量的几百倍水的高吸水性树脂混合到土壤中，能使土壤的持水性能得到改进和持续释放有效成分，以及尤其，预计该树脂会在环境保护如沙漠造林和防止沙漠化中起到重要作用。然而，当持水材料没有生物降解能力时，持水材料因长期使用而在土地中积累，可能会带来问题。

[交联聚氨基酸基树脂的技术背景]

聚氨基酸还是对人类温和的材料，因为它已经被证实，即使它们被吸收到生物体中，它们通过酶反应被消化和吸收，而且，它们在生物体内不会表现抗原性，降解产物还表现了在生物体的皮肤和粘膜上低的发炎性。长期以来聚氨基酸已经作为生物体中的聚合物模型来研究，另外，还调查了它们在人造皮革、药物载体、化妆品等中的用途。作为这种树脂的实例，在自然界中发现了聚天门冬氨酸、聚-γ-谷氨酸和聚赖氨酸。

EP94/09628公开了聚氨基酸如聚天门冬氨酸和它的共聚物等加速植物对肥料的吸收，和促进植物的生长。然而，聚氨基酸本身是水溶性的，并由灌溉等在土壤中流失，因此，很难保持上述效果。因此，本发明人已经开发了用于在播种盆中使用的用于播种的土壤组合物(JP-A No.8-337775)。该组合物是含有交联聚天门冬氨酸的组合物，并用于促进植物的根吸取养分。通过交联这些聚氨基酸得到的树脂具有吸水膨胀的性质，和一旦吸收的水甚至在负荷下都不容易释放。因为这种持水性能和生物降解能力，聚氨基酸是对全球环境无害的的原材料。作为生产这种交联聚氨基酸的方法，例如有通过交联酸性氨基酸来获得水凝胶的方法(Akamatsu等，US-P No.3948863；JP-BNo.52-41309；Iwatsuki等，JP-A No.5-279416)，通过加热来使聚天门冬氨酸、天门冬氨酸和交联剂反应的方法(Sikes等，JP-A No.6-506244；US-P Nos.5247068和5284936；Suzuki等，JP-A No.7-309943；Harada等，JP-A No.8-59820)，用γ-射线照射聚-γ-谷氨酸的方法(Kunioka等，Kobunshi Ronbun Shu(聚合物文献集)，Vol.50，no.10，p.755(1993))。

此外，本发明人在JP-A No.7-224163中已经公开了通过将聚琥珀酰亚胺与二胺交联，并用碱水解其余的酰亚胺环来获得具有高的吸盐水能力的吸水性树脂的方法。

当与水接触时，吸水性树脂吸收水并膨胀且接近表面的部分成为凝胶以得到软的部分。因此，在相邻颗粒的相互接触中，凝胶形式的颗粒变形，以及在凝胶之间的间隙消失，所以，供水穿过的路径变得更狭窄或失去，阻止了水的渗透。该现象被称为凝胶阻塞，以及该现象可以显著降低吸水速度。尤其，当在卫生用品中使用时，该现象是显著的，因为这类用品负载着体重。此外，例如，当吸水性树脂用作农业用持水材料时，凝胶在土壤中变形从而填覆土壤之间的空间，尽管获得了持水效果，但因此保持空气的流动以维持根的呼吸和抑制根腐烂的透气效果变得不充分。

此外，在卫生用品中使用的吸水性树脂需要快速和大量吸收体液如尿、血液、月经、汗。它的吸水速度受它的表面积的影响。如果所使用的吸水性树脂颗粒的总重量是恒定的，当颗粒的粒度较大时，总表面积是更小的，与水接触的面积减少，所以，导致了吸水速度的降低。相反，当粒度更细时，总表面积增加，和吸水速度增加。然而，在一些情况中，即使吸水性树脂的颗粒是更细的，当与水接触时所谓的“MAMAKO”发生了，阻碍了吸水速度的增加。该“MAMAKO”据信是一个状态，在该状态中，当吸水树脂与水接触时，仅仅与水接触的表面部分吸收水，所以，表面部分获得了粘性，阻碍了水渗透到颗粒聚集体中。