[发明专利]冷水溶性聚乙烯醇/丙烯酸烷基酯共聚物及其膜

说明书

优先权要求

该非临时申请要求保护2010年12月22日提交的标题为“形成具有改善水溶解度的聚乙烯醇的方法”的美国临时专利申请序列号61/459,979的提交日期的益处。由此要求美国临时专利申请序列号No.61/459,979的优先权并通过引用将其公开内容并入该申请中。

技术领域

本发明一般性地涉及水溶性聚乙烯醇(PVOH)聚合物和制品，尤其是用于包装和包封颗粒产物的膜。本发明冷水溶性PVOH/丙烯酸烷基酯共聚物具有单体的基本无规分布，这反应在其冷水溶解度和GPEC色谱图中。

背景

聚乙烯醇(PVOH)为通常通过将聚乙酸乙烯酯醇解，通常称为水解或皂化而制备的合成树脂。其中基本所有乙酸酯基团转化成醇基团的完全水解PVOH为强氢键合的高度结晶聚合物，其仅溶于大于约140°F(60℃)的热水中。如果在聚乙酸乙烯酯水解以后容许保留足够数目的乙酸酯基团，则PVOH聚合物称为部分水解的，它是更弱氢键合且更少结晶的，且可溶于小于约50°F.(10℃)的冷水中。完全和部分水解PVOH类型通常称为PVOH均聚物，尽管部分水解类型在技术上为乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物。

术语PVOH共聚物通常用于描述聚合物，所述聚合物通过乙酸酯，通常乙酸乙烯酯，和另一单体如烯属不饱和单体如2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸的共聚物水解而得到；参见Vicari的美国专利Nos.：7,932,328；7,790,815；7,786,229和6,818,709。可通过改变共聚单体的种类和量来调整PVOH共聚物至所需膜特征。

本领域中已知许多PVOH共聚物由于其结构而可以比部分水解类型的PVOH均聚物快得多地溶于冷水中。因此，这类共聚物发现在制造用于各种液体和粉化产品，包括农用化学品、家用和工业清洁化学品、洗衣店洗涤剂、水处理化学品等的单位剂量呈现的包装膜中的相当用途。然而，不是所有PVOH共聚物都具有理想和最佳的水溶解度以用于制造用于各种液体和非液体(例如粉化)产品的单位剂量呈现或者包封这些产品，包括肥料、农用化学品、家用和工业清洁化学品、洗衣店洗涤剂、水处理化学品等的包装膜。

发明概述

申请人发现通过控制连续聚合方法中相对于乙酸乙烯酯单体进料的丙烯酸烷基酯(AA)单体进料，制备为冷水溶性且基本不含组成偏移的聚合物。共聚合方法优选包括将AA的量分成两部分，使第一部分AA与所有所需乙酸乙烯酯单体(VAM)在第一反应器中共聚合，并将仅其余AA加入第二反应器中，并与来自第一反应器的共聚物聚合。当皂化时，具有共聚单体组成的基本无规分布的PVOH具有在冷水中非常改善的溶解度。产物特别用于膜以包装和包封颗粒或液体产品。可提供的包囊产品包括肥料或其它农业产品、药物产品、生物医药产品和化妆产品。

本发明聚合物显示出小于3分钟，通常小于2分钟的特征冷水溶解时间，且优选显示出1分钟或更少的特征冷水溶解时间。类似地，冷水膜崩解时间通常为小于2分钟，通常小于1分钟，优选45秒或更少。

特征冷水溶解时间和特征冷水膜崩解时间在76μm膜上测量；然而，应当理解这些参数是制备膜的聚合物的性能。本发明聚合物可制成任何合适的厚度以用作具有通常10-400μm的厚度，通常具有20-200μm的厚度，优选具有25-100μm的厚度的包装膜。本发明聚合物还通过溶液涂覆、乳液涂覆、熔体应用、喷涂、浸涂、流化床涂覆或用超临界CO₂应用而用于包封核产物如颗粒固体、液体和/或凝胶。合适的技术记录于标题为COMPOSITIONS COMPRISING ENCAPSULATED MATERIAL的美国专利Nos.7,799,752，和标题为ENCAPSULATED COSMETIC COMPOSITION的7,622,132，以及Yue等人，“Particle Encapsulation With Polymers Via In Situ-Polymerzation in Supercritical CO₂”，PowderTechnology146(2004)，第32-45页中，通过引用将其公开内容并入本文中。当用作包封材料时，本发明聚合物通常以0.01-30μm，更通常0.05-25μm，仍更通常0.1-20μm，例如0.25-5μm的膜厚度引用。1-3μm的膜厚度适用于包封许多产品。