制備聚(羥基鏈烷酸酯)水分散體的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及穩(wěn)定的聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體的制備方法，以及通過所述方法 獲得的水分散體。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚（羥基鏈烷酸酯）（PHA)是由許多微生物累積獲得作為能量?jī)?chǔ)備材料，所述微生 物特別是細(xì)菌，例如產(chǎn)堿桿菌屬（Alcanigenes)、Athiorhodium、固氮菌屬（Azotobacter)、 芽孢桿菌屬（Bacillus)、諾卡氏菌屬（Nocardia)、假單胞菌屬（Pseudomonas)、根瘤菌屬 (Rhizobium)和螺旋菌（Spirillium)。通過將微生物培養(yǎng)于具備能量和碳源的水介質(zhì)中來 方便地制備聚（羥基鏈烷酸酯）。優(yōu)選在生長(zhǎng)所必需的但非PHA累積所需要的營(yíng)養(yǎng)物的限 制下進(jìn)行至少一部分培養(yǎng)。EP-A 15669和EP-A 46344中描述了適用方法的實(shí)施例。這些 生物聚合物為生物可降解的且其特性范圍從剛性到彈性。它們結(jié)合了聚酯的阻擋膜的性質(zhì) 與聚乙烯和聚丙烯的良好機(jī)械性能。許多PHA材料已經(jīng)生產(chǎn)且以粉末形式市售，該形式是 在熱塑應(yīng)用中處理這些產(chǎn)品的簡(jiǎn)便方式。但是，對(duì)于特定的應(yīng)用，如涂料、粘合劑或藥物遞 送載體的形成以及用于各種后功能化處理，具有穩(wěn)定的聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體是有 益的，因?yàn)檫@將促進(jìn)其處理并拓寬使用方法。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中用來獲得聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體的一種方法是直接從用于制 備聚（羥基鏈烷酸酯）的微生物學(xué)方法所獲得的介質(zhì)起始。該介質(zhì)仍含有非PHA細(xì)胞材料， 須將非PHA細(xì)胞材料破壞并移除其殘余物，以獲得所需的聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體。用 于這種直接從生物質(zhì)獲得聚（羥基鏈烷酸酯）水性膠體分散體的方法的代表性現(xiàn)有技術(shù)文 獻(xiàn)有 WO 91/13207、US 5, 977, 250、WO 97/21762、WO 96/00263、US 6, 024, 784 和 GB 2 291 648 〇
[0004] 該技術(shù)的一個(gè)主要缺點(diǎn)是所述水分散體須從微生物學(xué)方法起始制備，微生物學(xué)方 法特別對(duì)于終端用戶來說不具吸引力，因?yàn)樗麄兺ǔ２痪邆湮⑸飳W(xué)方法所需的經(jīng)驗(yàn)和技 術(shù)。
[0005] 因此，具備從含有一種或多種聚（羥基鏈烷酸酯）的粉末起始制備穩(wěn)定的聚（羥 基鏈烷酸酯）水分散體的方法將會(huì)是有益的。各種這類粉末均是市售的。
[0006] US 2007/0088099中使用了不同方法。根據(jù)該參考文獻(xiàn)的教導(dǎo)，首先通過將可為聚 (羥基鏈烷酸酯）的可生物降解聚合物和粘度降低劑熔融共混制備熔融有機(jī)相來制備兩種 組分的共混物。隨后將該熔融有機(jī)相與包含穩(wěn)定劑的水相混合，以形成可生物降解聚合物 的水分散體。
[0007] 根據(jù)在DE-A 4040158中公開的第三種方法，首先將顆粒狀聚羥基丁酸酯在水中 漿化，然后研磨并過濾。使用一種傳統(tǒng)的表面活性劑聚氧乙烯單月桂酸甘油酯將該含水量 為40 %的濕濾餅直接干燥分散于水中。
[0008] 以下在CN-A 101538400中公開了用于制備聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體的第四 種方法，首先將聚（羥基鏈烷酸酯）溶解在有機(jī)溶劑中，并使用高速攪拌儀將由此獲得的聚 (羥基鏈烷酸酯）的有機(jī)溶液分散于含有乳化劑以及可選的分散劑的水中。適用的分散劑 為聚（乙烯醇）、甲基纖維素或其它纖維素基改性聚合物。
[0009] 后三種方法的缺點(diǎn)在于需要額外的熔化聚（羥基鏈烷酸酯）或研磨聚（羥基鏈烷 酸酯）的水漿體或?qū)⒕郏u基鏈烷酸酯）溶于溶劑中的處理步驟。最后一種方法的另一個(gè) 缺點(diǎn)是必須移除有機(jī)溶劑，然后將其處理掉或回收，這會(huì)產(chǎn)生額外的處理步驟和能源消耗。 [0010] 此外，已證明常規(guī)的表面活性劑不適于提供PHA在水中的穩(wěn)定分散體。
[0011] 鑒于上述討論的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種方法，其中可將聚（羥基鏈 烷酸酯）粉末，例如市售的聚（羥基鏈烷酸酯）粉末直接分散于水介質(zhì)中，以提供穩(wěn)定的分 散體供后續(xù)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 通過制備聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體的方法可實(shí)現(xiàn)該目的，所述方法包括使用 剪切速率為10^-750000^的高剪切分散器在膠體穩(wěn)定劑的存在下將含有一種或多種聚 (羥基鏈烷酸酯）的粉末分散于水介質(zhì)中。
[0013] 本發(fā)明人出人意料地發(fā)現(xiàn)，如果在有膠體穩(wěn)定劑存在且以4^-750000^的剪切 速率進(jìn)行分散步驟的情況下，可將含有一種或多種聚（羥基鏈烷酸酯）的粉末直接分散于 含水體系中，而無需使用如熔化聚合物、溶解聚合物或研磨水漿體的中間步驟。
[0014] 該方法為聚（羥基鏈烷酸酯）的終端用戶提供了以環(huán)保、易于實(shí)施且有效的方式 從市售聚（羥基鏈烷酸酯）粉末制備穩(wěn)定的聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體的可能。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，該膠體穩(wěn)定劑選自聚（乙烯醇）、淀粉和淀粉衍生 物，以及纖維素和纖維素衍生物。這些硬脂酸型分散體穩(wěn)定劑可生物降解、易于處理且容 易獲得，并且其提供了所需的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，與常規(guī)表面活性劑相比，降低了對(duì)環(huán)境的不利影 響。
[0016] 因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述水分散體不含有常規(guī)的陰離子或陽離子 或非離子表面活性劑。特別優(yōu)選的是，不含有這些類型的表面活性劑的任一種。
[0017] 因此，根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施方案，不需使用額外的表面活性劑，且獲得了僅包 含可生物降解成分的穩(wěn)定的聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體，因此其特別環(huán)保。
[0018] 發(fā)明詳述
[0019] 本發(fā)明涉及一種方法，其中可將包含一種或多種聚（羥基鏈烷酸酯）的粉末直接 分散于水介質(zhì)中，而無需任何額外處理步驟，從而形成穩(wěn)定的聚（羥基鏈烷酸酯）水分散 體。
[0020] 本發(fā)明的適用的聚（羥基鏈烷酸酯）包括來自短鏈和中鏈長(zhǎng)度的羥基烷鏈烷酸酯 的結(jié)構(gòu)單元。優(yōu)選的是，鏈烷酸酯的鏈長(zhǎng)為C 3-C16。特別適用的并且也是市售的聚（羥基鏈 烷酸酯）包括由3-羥基丁酸酯、4-羥基丁酸酯、3-羥基戊酸酯、3-羥基己酸酯、3-羥基壬 酸酯、3-羥基丙酸酯衍生的結(jié)構(gòu)單元及其混合物。
[0021] 本發(fā)明的適用的聚（羥基鏈烷酸酯）為