制備聚(羥基鏈烷酸酯)水分散體的方法
【技術領域】
[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】
[0002] 聚（羥基鏈烷酸酯）（PHA)是由許多微生物累積獲得作為能量儲備材料，所述微生 物特別是細菌，例如產堿桿菌屬（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中來 方便地制備聚（羥基鏈烷酸酯）。優(yōu)選在生長所必需的但非PHA累積所需要的營養(yǎng)物的限 制下進行至少一部分培養(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。它們結合了聚酯的阻擋膜的性質 與聚乙烯和聚丙烯的良好機械性能。許多PHA材料已經生產且以粉末形式市售，該形式是 在熱塑應用中處理這些產品的簡便方式。但是，對于特定的應用，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，因為這將促進其處理并拓寬使用方法。
[0003] 在現(xiàn)有技術中用來獲得聚（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）的微生物學方法所獲得的介質起始。該介質仍含有非PHA細胞材料， 須將非PHA細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)有技術文 獻有 WO 91/13207、US 5, 977, 250、WO 97/21762、WO 96/00263、US 6, 024, 784 和 GB 2 291 648 〇
[0004] 該技術的一個主要缺點是所述水分散體須從微生物學方法起始制備，微生物學方 法特別對于終端用戶來說不具吸引力，因為他們通常不具備微生物學方法所需的經驗和技 術。
[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。根據該參考文獻的教導，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相來制備兩種 組分的共混物。隨后將該熔融有機相與包含穩(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）的水漿體或將聚（羥基鏈烷酸酯）溶于溶劑中的處理步驟。最后一種方法的另一個 缺點是必須移除有機溶劑，然后將其處理掉或回收，這會產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，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中，以提供穩(wěn)定的分 散體供后續(xù)使用。

【發(fā)明內容】

[0012] 通過制備聚（羥基鏈烷酸酯）水分散體的方法可實現(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] 根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，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期穩(wěn)定性，與常規(guī)表面活性劑相比，降低了對環(huán)境的不利影 響。
[0016] 因此，根據本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，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，根據本發(fā)明的該優(yōu)選實施方案，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度的羥基烷鏈烷酸酯 的結構單元。優(yōu)選的是，鏈烷酸酯的鏈長為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構單元及其混合物。
[0021] 本發(fā)明的適用的聚（羥基鏈烷酸酯）為