水溶性高分子和高分子內(nèi)部潤(rùn)滑劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 運(yùn)份發(fā)明關(guān)于一種高分子內(nèi)部潤(rùn)滑劑，主要用于（但并非只用于）聚乙締醇高分 子，W及它們的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于使用水溶性，有生物降解特性的高分子來(lái)替代大量非生物降解高分子，如今 在市場(chǎng)上運(yùn)種需求越來(lái)越強(qiáng)烈。非生物降解高分子需要消耗大量原料因?yàn)檫\(yùn)些材料需要用 ±地填埋或者焚燒法來(lái)進(jìn)行其廢物處理。
[0003] 聚乙締醇（PVA)被認(rèn)為是極少數(shù)水溶性乙締族高分子，其有能力在合適的馴化微 生物存在下完全降解。因此，日益增長(zhǎng)的關(guān)注在制備運(yùn)種有環(huán)保相容性優(yōu)點(diǎn)的聚乙締醇為 主的材料，由于其可W用于大量不同的應(yīng)用。聚乙締醇可W很好的成型為薄膜和薄壁容器， 對(duì)于很多氣體有著高度非滲透性，因此運(yùn)個(gè)材料非常適合用于制作在水溶液里釋放的包裝 產(chǎn)品。聚乙締醇還有高粘合強(qiáng)度和無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn)。然而，然而，運(yùn)些聚乙締醇的優(yōu)點(diǎn)取決于 濕度，因?yàn)樵摳叻肿拥奈詴?huì)降低其拉伸強(qiáng)度，增加其延伸性和撕裂強(qiáng)度。同時(shí)，由于運(yùn) 種材料很難被擠出成型，聚乙締醇和包含聚乙締醇的復(fù)合材料的潛在應(yīng)用受到了限制。尤 其是目前沒有一種該材料的配方能夠在加工中持續(xù)不斷的成形為應(yīng)用所需要的最小厚度 (低于200微米），運(yùn)種最小厚度可W保證產(chǎn)品能在不高于5°C的低水溫下兩分鐘內(nèi)溶解釋 放。運(yùn)種厚度的薄膜適合用于某些應(yīng)用，例如在洗衣業(yè)，包裝要能在低溫和短水洗周期內(nèi)釋 放里面的洗衣清潔劑。
[0004] 該高分子需要提升的屬性之一是烙融指數(shù)。烙融指數(shù)是關(guān)于高分子烙體流動(dòng)的難 易程度，定義是在受到特定重力帶來(lái)的壓力和特定溫度下，高分子在十分鐘內(nèi)流過特定直 徑和長(zhǎng)度的細(xì)管的質(zhì)量，用克來(lái)衡量。ISO1133標(biāo)準(zhǔn)描述了一種該測(cè)量的方法。只有材料 達(dá)到高烙融指數(shù)，其的薄壁產(chǎn)品才能注模成型。
[0005] 在聚乙締醇里添加內(nèi)部潤(rùn)滑劑是已知的可W提升其烙融指數(shù)的方法。例如， EP1112316BUPVAXXTechnologiesLimited)添加了最高到5%重量比的脂肪酸酷胺。月旨 肪酸在高分子鏈之間提供了潤(rùn)滑作用，所W高分子的烙融流動(dòng)性得到了提升。然而，運(yùn)種潤(rùn) 滑劑是不能溶解的，它在加工過程中烙融然后涂層于高分子上，因此有可能會(huì)阻礙高分子 的溶解性。另外，由于過量的潤(rùn)滑劑（一般高于5%重量比的聚乙締醇）會(huì)在混合過程中分 離，所W可W添加的該潤(rùn)滑劑的量也受到了限制，也進(jìn)一步限制了該潤(rùn)滑劑提升高分子的 烙融指數(shù)的能力。
[0006] 聚乙締醇的合成是先通過乙酸乙締的聚合形成聚乙酸乙締，然后水解聚乙酸乙 締。聚乙締醇W及其衍生高分子的水溶解性的強(qiáng)弱是取決于高分子的分子量和水解度，也 就是初始聚乙酸乙締中乙酸基團(tuán)被徑基取代的比例。水解度越高，溶解性越低，同時(shí)溶解速 率也越低。由于高分子內(nèi)結(jié)晶區(qū)域的形成，溶解性的區(qū)分主要是測(cè)試其在低溫下溶解，而并 非高溫下。
[0007] 另一點(diǎn)在文獻(xiàn)中已知的是聚乙締醇需要在烙融加工前去除成分里的揮發(fā)物，如果 不運(yùn)么做，加工過程會(huì)由于蒸汽的形成w及之后高分子的發(fā)泡變的困難。材料的干燥是一 般通過使用標(biāo)準(zhǔn)干燥儀器在90°C下干燥4-9個(gè)小時(shí)，干燥時(shí)間取決于儀器的制造商，型號(hào) 和材料配方。
[0008] 盡管有很多嘗試去使用注模成型制作聚乙締醇和其衍生合成物的產(chǎn)品，但是由于 運(yùn)種材料的烙融流動(dòng)性差，無(wú)法注模成型出能在需要的時(shí)間內(nèi)溶解于水溶液的薄壁產(chǎn)品， 因此具有良好溶解性的產(chǎn)品一直無(wú)法得到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 運(yùn)份發(fā)明的目的是獲得水溶性高分子的合成物，主要是但并不完全只是聚乙締 醇，用來(lái)解決或者至少緩和之前所提到的目前該高分子合成物的問題。運(yùn)份發(fā)明進(jìn)一步的 目的是提供一種方法使得水溶性高分子合成物能夠通過擠出成型或者注模成型進(jìn)行制造 加工。
[0010] 因此，運(yùn)份發(fā)明的第一部分是提供一種有烙融加工性能的水溶性高分子混合物， 其包含了一種水溶性高分子W及至少占到15%重量比的吸濕鹽的混合物，該吸濕鹽可W起 到潤(rùn)滑劑的作用給予高分子擠出性能和注模性能，同時(shí)該混合物的水含量的重量比應(yīng)少于 10%。
[0011] 吸濕鹽的比例更傾向于至少占到混合物總重量的20%。另外，水溶性高分子可能 在室溫下呈固體狀。該高分子更傾向于是聚乙締醇。部分或者完全水解的聚乙締醇可W用 于運(yùn)份發(fā)明。同樣的，聚乙締醇也不局限于特定的分子量。聚乙締醇可W有比較低的分子 量在20000左右，或者可W高達(dá)甚至超過150000分子量。
[0012] 聚乙締醇的含水量最好不要超過重量比的5%。出乎意料一個(gè)發(fā)現(xiàn)是，吸濕鹽不但 能夠從聚乙締醇里吸取水分，還能夠產(chǎn)生內(nèi)部潤(rùn)滑劑的作用，W達(dá)到提升聚乙締醇的烙融 指數(shù)的作用。
[0013] 吸濕鹽最好是從堿或者堿性稀±金屬鹽里提取出來(lái)的無(wú)水或者含水鹽。運(yùn)取決于 合成物的最終用途，使用批準(zhǔn)用于食品和/或者藥物用途的鹽可能會(huì)更有前景，和/或者擁 有某些其他特性能對(duì)最終產(chǎn)品帶來(lái)更多好處的鹽，例如有軟水劑作用的鹽。鹽的選擇最好 是來(lái)自于某些類別，包括氯化鋼，巧樣酸鋼和氯化儀，尤其是氯化鋼或者巧樣酸鋼。
[0014] 運(yùn)份發(fā)明的第一部分的最佳實(shí)施方法包括混合一種水溶性高分子和一定量的氯 化鋼，用于有效的提升合成物的擠出性能。
[0015] 鹽里面的水含量應(yīng)該少于重量比的10%，比較好是少于重量比的1%，最好是少 于重量比的0. 5%，尤其是小于0. 2%。最理想的鹽是無(wú)水鹽。鹽可W是微粒化，例如顆粒的 平均尺寸小于100微米，最佳是在0. 03-75微米范圍，尤其是在60-70微米范圍。另外可W 使用涂層來(lái)提升鹽的性能，例如使用侶娃酸鋼，二氧化娃，和/或者鐵氯化鋼。一個(gè)運(yùn)樣的 例子是使用0.5 %的侶娃酸鋼巧554) ,0.75 %的二氧化娃巧551)和鐵氯化鋼巧535)當(dāng)作 一種防裂劑涂層在氯化鋼上，此材料可W在化stomPowders(WWW.州stompowders.CO.址） 上購(gòu)買。
[0016] 在合成物中鹽的比例可W最高達(dá)到配方中總重的75%。鹽的比例至少要達(dá)到 15%，更好是至少達(dá)到總重的20%，再更好是至少40%重量比，尤其是當(dāng)其達(dá)到至少50% 的重量比。
[0017] 還可W選擇在合成物里混合某些添加劑用于提高合成物的加工性能，例如加入塑 化劑來(lái)增強(qiáng)柔初性和/或者降低高分子在擠出機(jī)或者注模加工中的烙融溫度，加入穩(wěn)定劑 來(lái)提高耐熱性，和/或者加入染色劑增加色彩。最好是加入熱穩(wěn)定劑，例如金屬硬脂酸，最 多到總重的0. 5%的重量比，更好是最多到總重的0. 3%的重量比。另一方面，合成物里最 好是沒有任何脂肪酸酷胺或者醋。
[0018] 在運(yùn)份發(fā)明的第一部分中，在合成物表面的各種成分的內(nèi)結(jié)合水，例如高分子，和 鹽作用使得鹽可W成為內(nèi)部潤(rùn)滑劑。"內(nèi)部"潤(rùn)滑劑的作用是改進(jìn)高分子分子鏈之間的潤(rùn) 滑。把鹽用作為潤(rùn)滑劑可W避免使用過去在其他文獻(xiàn)中使用的內(nèi)部潤(rùn)滑劑，例如脂肪酸酷 胺或者醋。
[0019]一個(gè)不用塑化劑溶劑的合成物的例子如下：
[0020] 聚乙締醇（80 %水解度） 69.7%
[00引]山梨醇 10.0%
[0022]氯化鋼 20.0%
[002引熱穩(wěn)定劑 0.3%
[0024]總計(jì) 100%
[0025]烙融指數(shù)=21. 5克，測(cè)試于190。在10分鐘內(nèi)使用一個(gè)2. 16公斤的重量。
[0026] 相比于高分子，氯化鋼在水里溶解的更快，但是它不是一種熱塑性高分子材料。由 于運(yùn)點(diǎn)，有角結(jié)晶結(jié)構(gòu)的鹽之前被認(rèn)為是無(wú)法與高分子混合，因此會(huì)阻礙烙融流動(dòng)。出乎意 料的是運(yùn)點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)并不是正確的。
[0027]鹽的重量比最好是高于高分子塑化劑溶劑的比重。鹽對(duì)于高分子塑化劑溶劑比例 比較好是在1.25-12:1范圍，尤其是在1.25-7:1范圍，最理想是在4-5:1范圍。
[0028]或者是合成物里包括一種高分子塑化劑溶劑，比較好的選擇是使用一種有吸濕性 的有機(jī)溶劑，最好是使用甘油（也稱為丙=醇）和丙二醇。
[0029] 在運(yùn)份發(fā)明的第二部分中將會(huì)提供一種有烙融加工性能的水溶性高分子，其合成 物里包括水溶性高分子和至少15 %的吸濕性鹽混合，吸濕鹽可W作為潤(rùn)滑劑增加高分子擠 出性能和注塑性能。
[0030] 在運(yùn)份發(fā)明的第=部分中，提供了一種水溶性高分子內(nèi)部潤(rùn)滑劑，包含了吸濕鹽 和高分子塑化劑溶劑的鹽的混合物。
[0031] 在運(yùn)份發(fā)明第=部分中提到的潤(rùn)滑劑可W與水溶性高分子混合便于加工。從運(yùn)點(diǎn) 來(lái)說，運(yùn)份發(fā)明的第四部分提供了一種有烙融加工性能的水溶性高分子合成物，包含水溶 性高分子和內(nèi)部潤(rùn)滑劑的混合物用來(lái)提高高分子的擠出性能，和/或者注模性能，潤(rùn)滑劑 包括吸濕鹽，比較好的是一種無(wú)水或者含水金屬鹽，與高分子塑化劑溶劑混合。該潤(rùn)滑劑最 好是與運(yùn)份發(fā)明的第=部分的內(nèi)容符合。
[0032]鹽應(yīng)該有最少的水含量，比較好的