[发明专利]生物可再生的热塑性弹性体

说明书

优先权声明

本申请要求2009年2月27日提交的美国临时专利申请第61/155,994号(代理人档案号为12009001)的优先权，该临时专利申请通过参考文献引入。

发明领域

本发明涉及热塑性弹性体、聚合物混合料(compound)，所述热塑性弹性体、聚合物混合料具有弹性同时保持热塑性，所述热塑性弹性体、聚合物混合料主要由生物可再生材料制得。

发明背景

聚合物世界的飞速发展使材料科学从19世纪的木材和金属转变到20世纪中期使用热固性聚合物，以及20世纪后期使用热塑性聚合物。

热塑性弹性体(TPE)综合了热固性聚合物(如硫化橡胶)的弹性及热塑性聚合物的加工性的优点。

目前，热塑性弹性体由化石燃料得到的聚合物树脂制备，如苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、热塑性硫化产品(TPV)、热塑性聚(原文少)烯烃(TPO)、共聚聚酯(COPE)、热塑性聚氨酯(TPU)、共聚酰胺(COPA)和最近的烯烃嵌段共聚物(OBC)。

发明内容

本领域需要由生物可再生材料制备的TPE。然而，寻找合适的可将其混合以形成生物可再生TPE的生物可再生材料并不容易，所述生物可再生TPE的功能实际上与化石燃料得到的TPE类似。

本发明已找到三种不同的生物可再生材料的独特组合可形成生物可再生TPE，该TPE具有商业可接受的实际使用性能。

更特别的是，可由聚醚/聚酰胺共聚物(“共聚酰胺”或COPA)开始制备邵氏A硬度范围可约为22到72的生物可再生TPE。

生物可再生TPE可通过COPA与环氧化豆油(ESO)、硫化植物油(VVO)混合而获得。

重要的是，人们已发现两种类型的油都需要。仅将环氧化豆油与COPA混合产生了总体上不可接受的渗油TPE。仅将硫化植物油与COPA混合产生一种非常硬的总体上不可接受的TPE，其邵氏A硬度远高于上述所需范围。

出乎意料的是，人们已发现硫化(vulcanized)植物油虽然是固体粉末，但有助于生物可再生TPE的稳定性，其最大程度减少了环氧化豆油从TPE渗出，同时也不会使TPE太硬以用于商业可接受的用途。固体VVO真正阻止了ESO从COPA渗出，也不妨碍ESO降低COPA硬度的行为。

本发明解决了寻找可用于替代常规TPE的商业实用的生物可再生TPE的问题，所述常规TPE由化石燃料(如石油或天然气)合成得到的成分(尤其是聚合物)制备。

本发明的一方面是热塑性弹性体混合料，所述混合料包含(a)约10至60重量％的聚醚-聚酰胺共聚物；(b)约10至40重量％的环氧化豆油(epoxidized soybean oil)；和(c)约20至60重量％的硫化植物油，其中混合料的生物可再生物含量至少约为70重量％。

本发明的“生物可再生物含量”表示成分的来源是目前天然存在的物质。因此，本发明的生物可再生TPE是对地球上可用的，而不是从地球内得到的天然资源的可持续性有贡献的混合料。人们希望的是，生物可再生物含量超过75％。较佳的是，生物可再生物含量超过80％或甚至85％。

环氧化豆油和硫化植物油都完全是生物可再生的。COPA的酰胺共聚单体是生物可再生的。本发明的TPE混合料中，只有醚共聚单体不是生物可再生的。

本发明的另一方面是由本发明的生物可再生TPE模塑或挤出的塑料制品。

参见以下的实施方式就可清楚地了解本发明的特征。

发明的实施方式

共聚酰胺

可用于本发明的共聚酰胺为聚醚-聚酰胺共聚物，尤其是与来自可再生来源的酰胺共聚单体制备的聚醚-聚酰胺共聚物。

阿尔克玛股份有限公司公司(Arkema)出售牌号为Pebax Rnew的聚醚-聚酰胺共聚物。Pebax Rnew COPA可用的几种品级中，25R53(SA01或SP01)、40R53(SA01或SP01)、55R53(SA01或SP01)、63R53(SA01或SP01)、70R53(SA01或SP01)或72R53(SA01或SP01)可以和更软的品级一起使用，目前更软的品级优选25R53(SA01或SP01)和40R53(SA01或SP01)，因为与更硬的品级相比它们更有弹性。另外，人们已发现它们与环氧化豆油和硫化植物油的相容性都很好。