[发明专利]用于制备纳米结构化可生物降解聚合物材料的组合物，所获得的材料及其应用

说明书

本发明涉及一种用于制备新的纳米结构化可生物降解聚合物材料的组合物，由该组合物获得的材料，获得该材料的方法以及该可生物降解聚合物材料的应用。纳米结构化可生物降解聚合物材料在包装领域中，特别是在食品包装中具有特殊的应用。它还用于涂层领域中，例如用于具有生物医学应用的涂层生物材料。由该组合物获得的纳米结构化可生物降解聚合物材料以膜或透明薄板的形式存在。

发明背景

可生物降解的树脂是现有技术中已知的，并且由于其环境优势和多功能性而引人关注。作为可生物降解的聚酯家族的一部分，聚(乳酸)或PLA由于其性质和易于制备而最具有吸引力。聚(乳酸)是含有或可含有两种对映异构体——作为聚合物链的组分且取决于制备技术的聚(D-乳酸)和/或聚(L-乳酸)——的脂族聚酯。PLA具有许多有用的特性，如其低的可燃性、高的抗紫外线和生物相容性。PLA还是可生物降解的，这使得其成为一种在塑料工业中具有吸引力的聚合物材料。

然而，对于某些要求刚性的应用而言，PLA的可能用途由于其高脆性、低断裂伸长率和不足的机械特性而受到限制。此外，与其他常规聚合物材料相比，PLA具有对氧气和水蒸气表现出相对低的阻隔性的特性。因此，与工业纯的PLA级别相比，需要提供一种具有改进的阻隔特性以及更大的热变形强度并具有改进的物理机械特性的PLA。在这个方向上，已进行了许多尝试以开发基于具有改进特性的PLA的新塑料。然而，迄今为止找到的解决方案仍无法令人满意，因为除了使所述产品更加昂贵以外，所述改进总是需要添加或混合另一种聚合物和/或添加剂。

现有技术中所记载的用于改进纯PLA的机械特性的尝试是将PLA与其他热塑性材料混合(参见例如，the journal of Polymer Degradation and Stability，第95卷，262-269(2010)，V.Berthé等人，“extrusion of mixtures of poly(L-lactic acid)with poly(ε-caprolactone)the improving the water vapour barrier properties”)。然而，使用混合物通常意味着不便或者受到使用的限制。PLA与其他热塑性塑料的混合物必须在高温下制备以确保所述混合物良好的均匀化，因此，一方面，这限制了与PLA结合的热塑性材料的类型，另一方面，由于PLA在高于180℃的温度下开始降解而需要控制温度。此外，市场上的大多数可生物降解的聚合物与PLA不混溶，这意味着使用相容剂，并且这是在PLA与其他热塑性塑料的混合物的制备中要考虑进去的一个限制。

用于改进PLA特性的另一种方式已通过开发纳米复合材料而进行，其目的是同时改进纯PLA的机械特性和对氧气和水蒸气的阻隔特性。已基于使用纳米颗粒如纳米碳酸钙进行了研究(参见，例如，Composites part B，第45卷，1646-1650(2013)，J-Z Liang等人，“Crystalline properties of poly(L-lactic acid)composites filled with nanometer calcium carbonate”)。这种方法仅稍微改进了PLA的牵引阻力的机械特性，但并没有改进阻隔特性。

可列举的为改进阻隔特性而开发的方法是国际专利申请WO2012017025的作者所述的方法，其中记载了用有机改性的层状页硅酸盐获得PLA纳米复合材料的方法，与纯PLA相比，所述PLA纳米复合材料具有改进的对氧气和水蒸气的阻隔特性。

另外，国际专利申请WO 201130766记载了一种获得立体络合的聚(乳酸)晶体的方法。由此方法获得的PLA与常规聚(乳酸)的不同之处在于其包含更高含量的立体络合的PLA晶体。该组合物具有高熔点并且用于制备模型体、合成纤维、多孔体或离子导体。

关于由二嵌段共聚物获得的纳米结构化可生物降解材料，现有技术受限于开发生物医学应用领域中的二嵌段共聚物，例如，欧洲专利EP 2364127记载了一种配置为用于眼睛的特定区域的基于可生物降解膜的眼植入体。这种柔性膜形式的眼植入体包含在眼内透镜和眼睛的后囊的表面之间植入的活性成分。其目的是抑制白内障手术后上皮细胞的迁移。

另外，国际申请WO 201221108记载了一种具有控释药物的可生物降解眼植入体和一种治疗眼部炎性疾病的方法。这种植入体通过在体内简单的水解而降解，并且包括含有可生物降解的聚合物和分散或溶解于该聚合物中的药物的第一层。还记载了一种多层可生物降解的眼植入体，其中第一层被描述为位于顶部，而设置成与第一层相邻的第二层同样包含第二可生物降解的聚合物。