乳清酸酯和酰胺作为聚(羟基链烷酸酯)的成核剂的用途

背景技术：

1、聚(羟基链烷酸酯)（pha）用途非常广泛，并且已经鉴定了多达100种不同的pha结构。pha结构可以以两种方式变化。例如，聚(羟基丁酸酯-共-羟基己酸酯)（phbh）是聚(羟基链烷酸酯)pha家族中的3-羟基丁酸（3hb）与3-羟基己酸（3hhx）的生物可降解共聚物，与其前身聚(羟基丁酸酯)（phb）相比，其表现出改善的加工性和材料特性。1尽管phbh（以及所有其它pha）作为一种抵消世界对一次性商品化石燃料依赖的手段具有巨大潜力，但其实施一直缓慢：pha受到其高生产成本、明显的物理老化和差的结晶动力学的阻碍。2, 3虽然规模经济的改善已经开始降低生产成本，4并且调配物的进步已经开始减少物理老化的影响，5但是pha仍然面临结晶速率方面的挑战。

2、phbh（和所有其它pha）正被考虑用于高通量、低利润的应用，如需要快速制造的一次性塑料制品6。因此，长注入模具停留时间、缓慢生产速度和长周期时间与工业需求是对立的。缓慢的结晶速度传统上是通过向聚合物中添加小晶体来提高的，小晶体通过提供有利于聚合物在较高温度下的相变的成核位点来提高结晶温度和结晶速度。7, 8

技术实现思路

1、本文描述了乳清酸酯和酰胺作为用于使熔融的聚(羟基链烷酸酯)结晶的成核剂。所述乳清酸酯和酰胺可溶于所述熔融的聚(羟基链烷酸酯)，并且具有高成核效率。关于产生由所述聚(羟基链烷酸酯)构成的制品，使用本文所描述的乳清酸酯和酰胺提供了若干优点。

2、在检查以下附图和详细描述后，其它组合物、设备、方法、特征和优点对本领域的技术人员来说将变得或变得显而易见。旨在将所有此类另外的组合物、设备、方法、特征和优点包括在此描述内、处于本公开的范围内并且由所附权利要求保护。

1. 一种聚合物组合物，其包含聚(羟基链烷酸酯)和成核剂，其中所述成核剂包含乳清酸的酯、乳清酸的酰胺或其组合。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述乳清酸的酯是式i

3. 根据权利要求2所述的组合物，其中r1酸是甲基、乙基、丙基或丁基。

4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述乳清酸的酰胺是式ii

5.根据权利要求4所述的组合物，其中r2是氢。

6.根据权利要求4所述的组合物，其中r2是环己基。

7.根据权利要求4所述的组合物，其中r2是经取代的或未经取代的苯基。

8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述成核剂占所述聚合物组合物的约0.01重量%至约10.0重量%。

9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述成核剂是乳清酸甲酯、乳清酸乙酯、乳清酸丙酯或乳清酸丁酯，并且所述成核剂占所述聚合物组合物的约0.01重量%至约1.0重量%。

10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述成核剂是乳清酸甲酯，并且所述成核剂占所述聚合物组合物的约0.8重量%至约1.2重量%。

11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述成核剂是乳清酸乙酯，并且所述成核剂占所述聚合物组合物的约0.1重量%至约0.3重量%。

12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述成核剂是乳清酸丙酯，并且所述成核剂占所述聚合物组合物的约0.6重量%至约1.0重量%。

13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述成核剂是乳清酸丁酯，并且所述成核剂占所述聚合物组合物的约0.4重量%至约0.8重量%。

14.根据权利要求1所述的组合物，其中所述成核剂能熔融溶解于所述聚(羟基链烷酸酯)中。

15.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚(羟基链烷酸酯)是3-羟基丁酸酯与至少一种共聚单体的共聚物，所述至少一种共聚单体选自由以下组成的组：3-羟基丙酸酯、3-羟基戊酸酯、3-羟基己酸酯、3-羟基庚酸酯、3-羟基辛酸酯、3-羟基壬酸酯、3-羟基癸酸酯、3-羟基十二酸酯、3-羟基十二碳烯酸酯、3-羟基十四酸酯、3-羟基十六酸酯、3-羟基十八酸酯、3-羟基-4-戊烯酸酯、4-羟基丁酸酯、4-羟基戊酸酯、5-羟基戊酸酯和6-羟基己酸酯。

16.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚(羟基链烷酸酯)选自由以下组成的组：聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基丙酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)、聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯-共-3-羟基己酸酯)以及聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯-共-3-羟基辛酸酯-共-3-羟基癸酸酯-共-3-羟基十二酸酯-共-3-羟基十二碳烯酸酯)。

17.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚(羟基链烷酸酯)是选自由以下组成的组的聚羟基链烷酸酯均聚物：聚(3-羟基丁酸酯)、聚乳酸、聚乙醇酸和聚(4-羟基丁酸酯)。

18. 根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚羟基链烷酸酯聚(羟基丁酸酯-共-羟基己酸酯)。

19.一种用于使聚(羟基链烷酸酯)结晶的方法，所述方法包含

20.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤（b）期间，所述第一成核剂的至少一部分溶解在所述熔融组合物中。

21.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤（b）期间，形成所述聚(羟基链烷酸酯)和所述第一成核剂的单相溶液，其中所述第一成核剂溶解在熔融的聚(羟基链烷酸酯)中。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一成核剂具有第一熔融温度，其中在步骤（b）中，在低于所述第一熔融温度的温度下使所述聚(羟基链烷酸酯)熔融并形成所述聚(羟基链烷酸酯)和所述第一成核剂的单相溶液。

23.根据权利要求19所述的方法，其中步骤（b）包含将所述聚(羟基链烷酸酯)和所述第一成核剂加热至低于175℃的温度。

24.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一成核剂包含具有第一化学结构的乳清酸的第一酯或酰胺以及具有第二化学结构的乳清酸的第二酯或酰胺，其中所述第一化学结构不同于所述第二化学结构。

25.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一组合物进一步包含固体填充剂或第二成核剂，其中所述固体填充剂或所述第二成核剂不能熔融溶解于所述熔融组合物中。

26.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一组合物不包括固体填充剂或第二成核剂，其中所述固体填充剂或所述第二成核剂不能熔融溶解于所述熔融组合物中。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述第二成核剂是乳清酸。

28.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤（b）中，将所述第一组合物从约30℃加热至约80℃，高于所述聚(羟基链烷酸酯)的所述熔点。

29.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤（b）中，将所述第一组合物从约0℃加热至约225℃，持续约2分钟至约1小时。

30.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤（c）中，将所述熔融组合物冷却至约60℃至约110℃，持续约1分钟至约1小时。

31.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤（b）期间，挤出所述第一组合物。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一组合物被挤出为片材、膜或纤维。

33.根据权利要求19所述的方法，其中在步骤（b）期间，将所述第一组合物注入到模具中。

34.根据权利要求33所述的方法，其中在将所述第一组合物注入到所述模具中以形成所述熔融组合物之后，使所述熔融组合物发泡。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述第一组合物进一步包含发泡剂。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述发泡剂包含超临界流体发泡剂。

37.一种结晶的聚(羟基链烷酸酯)，其是通过根据权利要求19所述的方法产生的。

38.一种挤出聚(羟基链烷酸酯)的方法，所述方法包含：

39.一种对聚(羟基链烷酸酯)进行注塑成型的方法，所述方法包含

40.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法的成核效率为约60%至约80%。

41. 一种制品，其是通过根据权利要求38或39所述的方法制成的。

42.一种式i化合物

43.一种式ii化合物

44.一种熔融的聚合物组合物，其包含熔融的聚(羟基链烷酸酯)和成核剂，其中所述成核剂包含乳清酸的酯、乳清酸的酰胺或其组合，其中所述成核剂的至少一部分溶解在所述熔融的聚(羟基链烷酸酯)中。

45.根据权利要求44所述的熔融的聚合物组合物，其中所述熔融组合物包含所述熔融的聚(羟基链烷酸酯)和所述成核剂的单相溶液，其中所述成核剂溶解在所述熔融的聚(羟基链烷酸酯)中。

46.根据权利要求44或45所述的熔融的聚合物组合物，其中所述成核剂完全溶解在所述熔融的聚(羟基链烷酸酯)中。