[发明专利]来自含氟聚合物层的再利用的多层物品的熔融可加工的组合物

说明书

发明领域

本发明涉及一种组合物，这种组合物通过对一种或多种多层的物品进行熔体处理再利用而获得，其中这些多层物品由至少一个可熔融加工的氟聚合物组成。本发明的组合物是来自这些多层物品的不同层的相容的共混物。这些多层物品的其他层也是可熔融加工的，并且包括一个或多个选自以下各项的层：a)一种可熔融加工的、具有不同构成的氟聚合物，b)一种非氟聚合物，以及c)一个阻挡层。该组合物对于在熔体处理操作的过程中形成一种物品是有用的。该组合物本身是可使用的，可以与其他新鲜的或再利用的材料进行混合，或者可以与可熔融加工的聚合物作为一种加工助剂在低水平下使用。

发明背景

世界范围的塑料消耗是在4000亿磅/年-其中仅约12％被再利用。为增加塑料再利用的水平以减少填埋使用，已经采取了一些行动。虽然城市废物传统上已经是再利用的主要目标，但是其他类型的塑料废物如工厂生产的那些正获得更多的注意。一些行业，如生物药剂学行业，对其废物的寿命周期更为敏感。在这个市场上，对于被设计为一次使用的这些产品而言再利用能力获得的重要性甚至更大。

这些再利用塑料的大部分是用PET、HDPE、PVC或LDPE制成的单层的瓶子或薄膜。混合的塑料废物由于在这些材料之间缺乏相容性总体上被分成不同的化学种类，-如果共混的话就会造成不良的共混特性。总的来说，主要是由于相容性的问题，含阻挡层的材料(如，环氧化物、乙烯乙烯醇(EVOH)、或聚酰胺)的再利用并未实行。

除了单层的聚化物产品之外，存在着需要多层聚合物物品。多层的使用允许人们利用各个层的特性-如，耐化学性、耐渗透性、耐气候性、以及物理性质。

关键是完成将一个多层物品的不同的层粘附到彼此上。这种粘附可以按多种方式来进行，包括：这些聚合物的相容性或可混和性，其中该多层形成方法总体上涉及热量和/或压力；使用一个结系层(反应性或非反应性的)或粘合剂；对一个或两个表面的表面处理以增加相互作用，例如通过电晕处理、等离子体处理、化学蚀刻或甚至物理侵蚀；或者通过将功能性物质添加到一个或两个层中，这个层可以在加工条件下与另一个层发生共价反应。

在医药行业存在的一个趋势来降低药物的价格、走向单一化的药品并且减少用于新药研发的时间。此外，FDA一直在提高药品生产监管并且使其现代化，同时推向改进的风险管理。这些投入(input)的总体结果是向采用单次使用制造系统的动作。这些系统典型地完全由塑料制成并且被设计为取代不锈钢容器、管道和部件，用于药品和分批处理的药物的生产的部件。目前，几个公司制造了具有从1L到10,000L容量的用于细胞生长、缓冲剂制备以及药品合成的系统。这些系统典型地包括袋子、管子、配件、搅拌器、以及其他部件。这些物品中的每个具有特定的要求，这些特定的要求往往使一个多层结构在一些部件的设计中成为必需。据估算在接下来的几年中，几百万磅塑料将会被用于这些系统之中。医药行业对其产品的寿命周期是非常挑剔的，并且对于使这些单次使用系统的填埋和/或焚烧最小化方面是非常感兴趣的。此外，一些欧洲监管机构正在强调这些一次性系统的寿命周期。因此，对于具有一个以下制造系统存在着一种需要，这个制造系统往往实现了所要求的功能性任务并且在它被抛弃之后是可再利用的。目前，这些一次性制造系统被焚烧。

一种多层材料(物品或废料)的再利用存在着特殊的问题，因为这些层在再利用之前不能被容易地分开。首先，整个多层物品必须被设计为满足高品质，以及气体和液体渗透的耐受性的特殊要求。在生物制药行业，对于耐蛋白质粘附的一个表面也存在着需要。然后此外，该物品必须还能够被熔融共混成为一种可用的物品。在一种可再利用的多层材料中的聚合物必须在宏观和微观上是相容的。

在聚合物粘附的背景下相容性是通过低的界面张力来表示的。确切地说，界面张力的极性组分在剥落强度和聚合物之间的黏附工作上起着主要的作用。典型地，极性差异越大，界面张力将会越大。除了界面张力之外，其他的因素如处理参数和工具加工设计可以影响剥落强度。