KR20030068567A - Water-Responsive Biodegradable Polymer Compositions and Method of Making Same - Google Patents

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KR20030068567A
KR20030068567A KR10-2003-7008726A KR20037008726A KR20030068567A KR 20030068567 A KR20030068567 A KR 20030068567A KR 20037008726 A KR20037008726 A KR 20037008726A KR 20030068567 A KR20030068567 A KR 20030068567A
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KR10-2003-7008726A
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데이비드 엠. 쉐르츠
제임스 에이치. 왕
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 가수분해성으로 개질된 생분해성 중합체 및 가수분해성으로 개질가능한 생분해성 중합체의 제조 방법에 관한 것이다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 생분해성 중합체 상에 극성 기를 그라프팅시키는 방법 및 이 방법으로 생성된 개질된 생분해성 중합체에 관한 것이다. 중합체 조성물은 수세처리할 수 있는 일회용 물품 중의 성분으로서 유용하다. 수 감응성 중합체 블렌드 및 이러한 중합체 블렌드의 제조 방법을 또한 개시하였다.The present invention relates to a process for preparing hydrolyzable modified biodegradable polymers and hydrolyzable modifyable biodegradable polymers. In a preferred embodiment, the invention relates to a method of grafting polar groups on a biodegradable polymer and to modified biodegradable polymers produced by the method. The polymer composition is useful as a component in disposable articles that can be washed with water. Water sensitive polymer blends and methods of making such polymer blends are also disclosed.

Description

수 반응성 생분해성 중합체 조성물 및 그의 제조 방법 {Water-Responsive Biodegradable Polymer Compositions and Method of Making Same}Water Responsive Biodegradable Polymer Compositions and Method of Making Same

다양한 소비재, 포장재 및 의료 물품에 사용되는 플라스틱(이하, 중합체)의 양이 지난 20년 동안 크게 증가하지는 않았으나, 점점 더 많은 비분해성 플라스틱이 제한된 매립지 공간을 채우고 있다는 것이 공통된 인식이다. 이러한 인식된 단점에도 불구하고, 플라스틱이 다른 전통적인 재료, 즉, 목재, 유리, 종이 및 금속에 비해 많은 이점을 제공하기 때문에 중합체는 소비재, 포장재 및 의료 물품의 제조에 계속하여 사용되고 있다. 중합체 사용의 이점은 제조 시간 및 비용의 감소,기계적 특성 및 화학적 특성의 개선 및 중량 및 운송 비용의 감소를 포함한다. 플라스틱의 비분해를 초래하는 것은 대부분의 플라스틱의 개선된 내화학성이다.Although the amount of plastics (hereinafter, polymers) used in various consumer goods, packaging materials and medical articles has not increased significantly in the last 20 years, it is a common recognition that more and more non-degradable plastics fill a limited landfill space. Despite these recognized shortcomings, polymers continue to be used in the manufacture of consumer goods, packaging materials and medical articles because plastic offers many advantages over other traditional materials, namely wood, glass, paper and metals. Advantages of using polymers include reduced manufacturing time and costs, improved mechanical and chemical properties, and reduced weight and shipping costs. It is the improved chemical resistance of most plastics that results in the non-decomposition of the plastics.

음식 폐기물, 포장재료 및 의료 폐기물을 포함한 폐기 물질을 전형적인 매립지에 처분하는 방법은 이들 물질이 감지할 수 있는 속도로 분해되는 것이 보이지 않는 비교적 안정한 환경을 제공한다. 다른 폐기물 처리 방법이 점점 논의되어 왔고, 매립 폐기물의 일부를 다른 데로 전환시키기 위해 사용되고 있다. 이러한 별법의 예로는 도시 고체 폐기물 퇴비화(composting), 혐기성 분해, 효소 소화(digestion) 및 폐수 하수 처리가 포함된다.Disposal of waste materials, including food waste, packaging materials, and medical waste, into typical landfills provides a relatively stable environment in which these materials do not appear to degrade at detectable rates. Other waste disposal methods have been increasingly discussed and are being used to divert some of the landfill waste elsewhere. Examples of such alternatives include municipal solid waste composting, anaerobic digestion, enzyme digestion and wastewater sewage treatment.

의료 폐기물의 처분에 대해 많은 논쟁이 있다. 정부 기관 및 민간 부문의 구성원들 모두 점점 이 계획을 위해 철저한 정밀 조사 및 자금을 제공하고 있다. 일반적으로 인정하듯이, 전염성 물질로 오염된 물질의 최후에 대한 염려가 보건 위생 근로자 및 일반 대중의 안전을 보증하기 위해 고려해야 할 확실하고 적절한 기준이다.There is much debate about the disposal of medical waste. Members of government agencies and the private sector are increasingly providing thorough scrutiny and funding for this plan. As generally accepted, concern about the end of contaminated material with infectious material is a definite and appropriate criterion to consider to ensure the safety of health care workers and the general public.

현재, 의료 폐기물은 재활용 또는 일회용으로 분류되어 있다. 특정 폐기물이 재활용인지 아니면 일회용인지에 대한 분류는 통상 물품을 구성하는 물질 및 물품의 사용 목적에 따라 결정된다.Currently, medical waste is classified as either recycled or disposable. The classification of whether a particular waste is recycled or disposable is usually determined by the materials that make up the article and the intended use of the article.

사용 후, 재활용 의료 물품은 확실한 소독을 위해 엄격한 조건 하에서 세정되고 멸균된다. 이에 비해, 일회용 의료 물품은 일반적으로 단지 한번만 사용된다. 그럴지라도, 폐기 절차는 간단하지 않고, 잠재적인 위험으로부터의 보호를 위한 다수의 단계를 종종 포함한다. 전형적으로, 일회용 의료 물품은 사용 후 소독또는 멸균되어야 하므로, 특수하게 지정된 매립지 또는 폐기물 소각로에 처분하기 전에 상당한 비용이 부가된다. 결국, 오염된 일회용 물품의 처분을 위한 비용은 상당히 높다.After use, recycled medical articles are cleaned and sterilized under strict conditions for reliable disinfection. In comparison, disposable medical articles are generally only used once. Nevertheless, the disposal procedure is not straightforward and often involves a number of steps for protection from potential hazards. Typically, disposable medical articles must be sterilized or sterilized after use, which adds significant costs before disposal in specially designated landfills or waste incinerators. As a result, the cost for disposal of contaminated disposable articles is quite high.

높은 처분 비용에도 불구하고, 청결하고 오염되지 않은 장비를 보장하기 위해서는 일회용 의료 물품이 바람직하다. 의료학적 상황에서 여러 번, 부적절하게 실시된 멸균 절차는 전염성 병원체를 한 환자로부터 다른 환자로 전염시키는 것과 같은 해로운 효과를 초래할 수 있다. 부적절한 멸균은 또한 예를 들어 오염된 장비가 실험을 망쳐 엄청난 시간적 및 금전적 손실을 초래할 수 있는 실험실 셋팅에서도 치명적일 수 있다.Despite the high disposal costs, disposable medical articles are desirable to ensure clean and uncontaminated equipment. Many times in medical situations, improperly performed sterilization procedures can have deleterious effects such as the transmission of infectious pathogens from one patient to another. Improper sterilization can also be fatal, for example, in laboratory settings where contaminated equipment can ruin experiments and lead to enormous time and financial losses.

현재, 일회용 의료용 직물은 일반적으로 열가소성 섬유, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 아크릴로 이루어진다. 이들 직물은 또한 폴리아미드, 폴리아리미드 및 셀룰로오스와 같은 열경화성 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 이들은 전형적으로 중량이 평방야드 당 10 내지 100 그램이고, 텍스타일 분야의 숙련자들에게 널리 공지된 방법으로 제직, 편성 또는 다르게 형성될 수 있는 동시에, 열결합, 수엉킴, 웨트-레잉 또는 니들 펀칭에 의해 부직포로 형성될 수 있고, 취입 압출 또는 캐스트 압출 또는 용액 캐스팅에 의해 필름으로 형성될 수 있다. 한번 사용 후, 이들 직물은 폐기하기 어렵고 비용이 많이 들며, 비분해성이다.Currently, disposable medical fabrics generally consist of thermoplastic fibers such as polyethylene, polypropylene, polyesters, polyamides and acrylics. These fabrics may also include mixtures of thermosetting fibers such as polyamides, polyarimids, and celluloses. They are typically 10 to 100 grams per square yard and can be formed by weaving, knitting or otherwise in a manner well known to those skilled in the textile arts, while at the same time by thermal bonding, tangling, wet-laying or needle punching. It can be formed into a nonwoven and can be formed into a film by blow extrusion or cast extrusion or solution casting. After use, these fabrics are difficult to dispose of, expensive and non-degradable.

다양한 일회용 물품을 위한 중합체의 용도는 보편적이며, 당업계에 널리 공지되어 있다. 실제로, 필름 및 섬유 형태의 중합체의 가장 큰 용도는 포장 및 일회용 물품 산업에서 발생된다. 포장 산업에 사용되는 필름으로는 식물 및 비식품 포장, 상품 가방 및 쓰레기 봉지에 사용되는 것이 포함된다. 일회용 물품 산업에서, 중합체의 일반적인 용도는 기저귀, 개인 위생 제품, 외과용 드레이프 및 병원 가운, 기구용 패드, 붕대 및 다양한 물품의 보호용 커버의 제조에서 발생된다.The use of polymers for various disposable articles is universal and well known in the art. Indeed, the largest use of polymers in the form of films and fibers arises in the packaging and disposable article industries. Films used in the packaging industry include those used in plant and non-food packaging, commodity bags and trash bags. In the disposable article industry, the general use of polymers arises in the manufacture of diapers, personal care products, surgical drapes and hospital gowns, instrument pads, bandages and protective covers for various articles.

매립지 공간 및 부적절한 폐기 공간을 없애는 측면에서, 수 반응성 (water-responsive)인 중합체가 요망된다. 현재, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드 및 폴리비닐리덴 클로라이드와 같은 중합체가 그의 뛰어난 압출성 및 필름 및 섬유 제조 특성으로 인해 선호되지만, 이들 중합체는 수 반응성이 아니다. 더욱이, 이들 중합체는 일반적으로 퇴비화되지 않아 환경적 관점에서 바람직하지 못하다.In view of eliminating landfill space and inadequate waste space, water-responsive polymers are desired. Currently, polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, nylon, polystyrene, polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride are preferred because of their excellent extrudability and film and fiber manufacturing properties, but these polymers are not water reactive. Moreover, these polymers are generally not composted and are undesirable from an environmental point of view.

수 반응성인 것으로 일반적으로 여겨지는 중합체 및 중합체 블렌드가 개발되어 왔다. 이들은 퇴비화를 유발하는 조건에 노출되었을 때 붕괴되는 적절한 특성을 갖는다고 알려진 중합체들이다. 논쟁의 여지가 있는 상기 수 반응성 중합체의 예로는 전분 생중합체 및 폴리비닐 알코올로 제조된 중합체가 포함된다.Polymers and polymer blends that are generally considered to be water reactive have been developed. These are polymers known to have adequate properties to collapse when exposed to conditions causing composting. Examples of controversial water reactive polymers include starch biopolymers and polymers made of polyvinyl alcohol.

이들 중합체로부터 제조된 재료는 필름 및 섬유-함유 물품에 사용되었으나, 사용시 많은 문제점이 발생하였다. 상기 중합체로부터 제조된 중합체 및 물품은 종종 완전히 수 반응성이 아니거나 또는 완전히 퇴비화되지 않는다. 또한, 일부 수 반응성 중합체는 또한 물에 대해 과도하게 민감하여 중합체의 용도를 제한하거나, 또는 종종 중합체를 비수반응성(non-water-responsive)이 되게 하는 특정 유형의 표면 처리가 중합체에 필요할 수 있다. 다른 중합체는 보편적인 용도로 사용하기에는 내열성이 부적절하여 바람직하지 않다.Materials made from these polymers have been used in films and fiber-containing articles, but many problems arise with their use. Polymers and articles made from such polymers are often not completely water reactive or fully composted. In addition, some water reactive polymers may also be excessively sensitive to water to limit the use of the polymer, or the polymer may require certain types of surface treatments that often render the polymer non-water-responsive. Other polymers are undesirable because of their poor heat resistance for universal use.

개인 위생 제품, 예를 들어 기저귀, 생리대, 성인 실금용 가먼트 등은 일반적으로 수많은 상이한 성분 및 재료로 구성된다. 이러한 물품은 일반적으로 액체 반발성 또는 수 차단 중합체 재료로 구성된 일부 성분, 일반적으로는 배면 층을 가진다. 흔히 사용되는 수 차단 재료로는 폴리에틸렌 필름 또는 에틸렌과 다른 극성 및 비극성 단량체의 공중합체와 같은 중합체 재료가 포함된다. 수 차단 층의 목적은 사용 중 흡수 성분으로부터 누출되어 사용자 또는 인접하는 의류를 더럽히는 것을 최소화하거나 또는 방지하는 것이다. 수 차단 층은 또한 제품의 흡수 용량을 보다 크게 유용화시키는 이점이 있다.Personal care products, such as diapers, sanitary napkins, adult incontinence garments, and the like, generally consist of many different ingredients and materials. Such articles generally have some component, generally a back layer, composed of a liquid repellent or water barrier polymer material. Commonly used water barrier materials include polymeric materials such as polyethylene films or copolymers of ethylene and other polar and nonpolar monomers. The purpose of the water barrier layer is to minimize or prevent contamination of the user or adjacent clothing from leakage from the absorbent component during use. The water barrier layer also has the advantage of making the absorbent capacity of the product larger.

이러한 제품은 비교적 저가이고 위생적이고 사용이 쉬우나, 더럽혀진 제품의 처분은 문제가 없지 않다. 전형적으로, 더럽혀진 제품은 고체 폐기물 용기에 처분된다. 이것은 처분된 고체 폐기물 축적량 및 비용을 증가시키고, 더럽혀진 제품에 접촉하게 될 수 있는 사람의 건강에 위험하다. 다른 이상적인 폐기 방법은 도시 하수 처리 시스템 및 민간 주택 정화조를 사용하여 더럽혀진 제품을 화장실에서 수세처리하는 것이다. 하수 시스템에 처분하기에 적합한 제품을 "수세처리할 수 있다 (flushable)"고 말한다. 상기와 같은 물품을 수세처리하는 것이 편리할 것이나, 종래 재료는 물에서 붕해되지 않는다. 이로 인해 화장실 및 하수관이 막히게 되고, 자주 배관공을 불러야 한다. 도시 하수 처리 플랜트에서, 액체 반발성 재료는 스크린을 막히게 하여 운행을 중단시키고, 하수 처분 문제를 초래한다. 따라서, 이러한 종래의 제품에서는, 바람직하지는 않으나 수세처리하기 전에 흡수 물품으로부터 차단 필름 재료를 분리하는 것이 필요하다.Such products are relatively inexpensive, hygienic and easy to use, but disposal of soiled products is not a problem. Typically, the soiled product is disposed of in a solid waste container. This increases the amount and cost of solid waste disposed of and is dangerous to the health of the person who may come in contact with the soiled product. Another ideal disposal method is to flush the soiled products in the bathroom using municipal sewage treatment systems and private residential septic tanks. Products suitable for disposal in sewage systems are said to be "flushable". It would be convenient to rinse such articles, but conventional materials do not disintegrate in water. This will clog the toilet and sewer pipes and call plumbers often. In municipal sewage treatment plants, liquid repellent material can clog the screens, causing them to shut down and cause sewage disposal problems. Thus, in such conventional products, it is undesirable but necessary to separate the barrier film material from the absorbent article prior to flushing.

물품 그 자체 외에, 전형적으로는 일회용 물품이 배치되는 포장재도 또한 수 차단성, 특히 내수성 재료로 제조된다. 내수성은 환경 조건으로 인해 포장재가 분해되는 것을 방지하고, 그 안의 일회용 물품을 보호하기 위해 필요하다. 이 포장재는 상업적 폐기를 위한 다른 폐기물과 함께 안전하게 보관될 수 있으나, 특히 제품의 개별적인 포장의 경우, 포장재를 제거되는 일회용 물품과 함께 화장실에 폐기면 더욱 편리할 것이다. 그러나, 그러한 포장재가 내수성 재료로 이루어질 경우, 전술한 문제가 잔존한다.In addition to the article itself, the packaging in which the disposable article is typically placed is also made of a water barrier, in particular a water resistant material. Water resistance is necessary to prevent the packaging material from degrading due to environmental conditions and to protect the disposable items therein. The packaging can be safely stored with other waste for commercial disposal, but especially for individual packaging of the product, it would be more convenient to dispose of the packaging in the bathroom with the disposable item being removed. However, when such a packaging material is made of a water resistant material, the above-described problem remains.

락트산 및 락타이드를 수 안정성 (water-stable) 중합체에 사용하는 것은 의료 산업에서 널리 공지되어 있다. 이들 중합체는 과거에 수 안정성 봉합선, 집게, 본 플레이트 (bone plate) 및 생물학적 활성 제어 방출 장치의 제조에 사용되어 왔다. 이들 중합체를 의료 산업에 사용하기 위해 개발된 방법은 최종 제품에서의 높은 순도 및 생체상용성에 대한 요구에 응하는 기술을 포함한다. 그러나, 이들 방법은 전형적으로 제조 비용 및 수율을 별로 고려하지 않고 소량의 고가 제품을 생산하기 위해 고안되었다.The use of lactic acid and lactide in water-stable polymers is well known in the medical industry. These polymers have been used in the past for the manufacture of water stable sutures, forceps, bone plates and biologically active controlled release devices. Methods developed for use of these polymers in the medical industry include techniques that meet the demand for high purity and biocompatibility in the final product. However, these methods are typically designed to produce small quantities of expensive products without much consideration of manufacturing costs and yields.

락타이드 중합체 또는 폴리(락타이드)가 불안정하다는 것은 일반적으로 공지되어 있다. 그러나, 이 불안정성의 결과는 몇 가지 측면을 가지고 있다. 일면은 락타이드 중합체 또는 락타이드 중합체로부터 제조된 물품이 사용 기간이 지난 후 폐기되거나 또는 퇴비화될 경우 발생하는 생분해 또는 다른 형태의 분해이다. 상기 불안정성의 다른 측면은 예를 들어 중합체 수지의 최종 소비자 구입자에 의한용융 가공 동안과 같은 승온에서의 가공 동안의 락타이드 중합체의 분해이다.It is generally known that lactide polymers or poly (lactide) are unstable. However, the consequences of this instability have several aspects. One aspect is biodegradation or other forms of degradation that occur when lactide polymers or articles made from lactide polymers are discarded or composted after a period of use. Another aspect of this instability is the decomposition of the lactide polymer during processing at elevated temperatures, such as during melt processing by the end consumer purchaser of the polymer resin.

의료 분야에서, 매우 안정하여 의료 장치에 사용하기에 바람직한 중합체가 두드러지게 요망된다. 이러한 요구는 역사적으로 고가 저부피 의료용 특수제품 시장에서 널리 퍼져 있었으나, 이제는 저가 고부피 의료 시장에서도 동일하게 널리 퍼져 있다.In the medical field, there is a marked need for polymers that are very stable and desirable for use in medical devices. This demand has historically been widespread in the high-volume, low-volume medical specialty products market, but is now equally widespread in the low-cost, high-volume medical market.

미국 특허 제5,472,518호에 기술된 바와 같이, 다층 중합체 필름으로 이루어진 조성물이 당업계에 공지되어 있다. 이러한 구조물의 유용성은 이러한 구조물의 사용시 안정성 또는 수명을 증가시키기 위한 물리적 성질의 조작에 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,826,493호에는 히드록시부티레이트 중합체의 얇은 층을 기저귀 성분 및 개구 수술 백 (ostomy bag)를 위한 차단 필름으로서의 다층 구조물의 성분으로 사용한 것이 기술되어 있다.As described in US Pat. No. 5,472,518, compositions consisting of multilayered polymer films are known in the art. The utility of such structures is in the manipulation of physical properties to increase their stability or lifespan in the use of such structures. For example, US Pat. No. 4,826,493 describes the use of a thin layer of hydroxybutyrate polymer as a component of a multilayer structure as a barrier film for diaper components and an opening surgery bag.

다층 필름의 다른 예는 수-불용성 필름으로 코팅되거나 또는 이것에 적층된 수용성 필름을 일회용 백으로서 사용한 것을 기술한 미국 특허 제4,620,999호에서 발견된다. 상기 특허에는 사용 동안 신체 분비물에 대해 안정하나, 12 이상의 pH 수준을 달성하는 알칼리 물질을 첨가함으로써 화장실에서는 막힘 없이 하수 시스템으로 유입하기에 적합한 속도로 분해시킬 수 있는 신체 분비물을 위한 포장재를 기술한다. 이러한 구조물은 일반적으로 폴리히드록시부티레이트로 코팅된 폴리비닐 알코올 필름 층으로 이루어진다.Another example of a multilayer film is found in US Pat. No. 4,620,999, which describes the use of a water-soluble film coated with or laminated to a water-insoluble film as a disposable bag. The patent describes packaging materials for body secretions that are stable to body secretions during use, but can be degraded at a rate suitable for entry into the sewage system without clogging in the toilet by the addition of alkaline substances that achieve pH levels above 12. Such structures generally consist of a layer of polyvinyl alcohol film coated with polyhydroxybutyrate.

수세식 화장실 또는 슬러지(sludge) 용기에 폐기할 수 있는 유사한 배설물 처리 백이 일본 특허 JP 제61-42127호에 개시되어 이다. 이것은 폴리락타이드와같은 내수성 중합체의 내부 층 및 폴리비닐 알코올과 같은 수 분산성 (water-dispersible) 중합체의 외부 층으로 이루어진다. 이 특허에 개시된 바와 같이, 일회용 물체에 사용되는 다층 필름의 많은 예가 있다. 이러한 예의 대부분은 환경 분해성 중합체로 된 내부 층 및 수 반응성 중합체로 된 외부 층으로 구성된 필름 또는 섬유로 이루어진다. 전형적으로, 내부 층은 폴리카프로락톤 또는 에틸렌 비닐 아세테이트로 구성되고, 외부 층은 폴리비닐 알코올로 구성된다. 그러나, 이러한 예들은 모두 상이한 중합체의 다층으로 이루어진 조성물에 제한되고, 상이한 중합체의 실제적인 블렌드는 포함하지 않는다.A similar waste treatment bag that can be disposed of in a flush toilet or sludge container is disclosed in Japanese Patent JP 61-42127. It consists of an inner layer of a water resistant polymer such as polylactide and an outer layer of a water-dispersible polymer such as polyvinyl alcohol. As disclosed in this patent, there are many examples of multilayer films used in disposable objects. Most of these examples consist of a film or fiber consisting of an inner layer of environmentally decomposable polymer and an outer layer of water reactive polymer. Typically, the inner layer consists of polycaprolactone or ethylene vinyl acetate and the outer layer consists of polyvinyl alcohol. However, these examples are all limited to compositions consisting of multiple layers of different polymers and do not include actual blends of different polymers.

특허 패밀리인 유럽 특허 EP 제241178호, 일본 특허 JP 제62-223112호 및 미국 특허 제4,933,182호에는 치주 질환의 치료를 위한 제어 방출 조성물이 기술되어 있다. 제어 방출 조성물은 수용성 중합체 중에 분산된 제한된 수용성의 중합체 입자로 이루어진 담체 중의 치료학적으로 효과적인 작용제로 이루어진다. 이들 발명의 담체는 하나 이상의 중합체의 사용을 포함하나, 제한된 수용성의 중합체가 수용성 중합체 중에 평균 입자 크기가 1 내지 500 마이크론인 입자로서 혼입되어 있기 때문에, 개시된 담체는 블렌드가 아니다.Patent family EP EP 241178, Japanese patent JP 62-223112 and US Pat. No. 4,933,182 describe controlled release compositions for the treatment of periodontal disease. Controlled release compositions consist of a therapeutically effective agent in a carrier consisting of limited water soluble polymer particles dispersed in a water soluble polymer. Carriers of these inventions include the use of one or more polymers, but the disclosed carriers are not blends because limited water soluble polymers are incorporated in the water soluble polymers as particles having an average particle size of 1 to 500 microns.

수 반응성 물품에 사용하기 위한 중합체의 용도는 미국 특허 제5,508,101호, 동 제5,567,510호 및 제5,472,518호에 개시되어 있다. 이 특허 군은 가수분해적으로 분해가능한 중합체 및 수용성 중합체를 포함하는 일련의 수 반응성 조성물을 개시한다. 그러나, 이 군의 조성물은 먼저 섬유 또는 필름으로 형성된 후 조합된 중합체로 구성된 물품으로 이루어진다. 이와 같이, 조성물은 실질적으로 개개의 필름 또는 섬유의 미세층 (mini-layer)이다. 따라서, 상기 조성물의 중합체의 섬유 및 필름이 서로 매우 밀접한 근접성을 갖는다고 해도, 이들은 실질적인 중합체 블렌드만큼 친밀하지 않다. 이들 조성물에서, 한 중합체가 다른 중합체 중에 분산된 것은 개개의 중합체가 본질적으로 분리된 별도의 섬유 또는 필름이기 때문에 거의 균일한 것으로 보지는 않는다.The use of polymers for use in water reactive articles is disclosed in US Pat. Nos. 5,508,101, 5,567,510 and 5,472,518. This patent group discloses a series of water reactive compositions comprising hydrolytically degradable polymers and water soluble polymers. However, the composition of this group consists of articles consisting of polymers that are first formed into fibers or films and then combined. As such, the composition is substantially a mini-layer of individual films or fibers. Thus, even though the fibers and films of the polymers of the compositions have very close proximity to each other, they are not as intimate as the substantial polymer blends. In these compositions, the dispersion of one polymer in another is not considered nearly uniform since the individual polymers are essentially separate fibers or films.

에바토 (Ebato) 등에게 허여된 미국 특허 제5,525,671호에는 락타이드 단량체 및 히드록실기 함유 단량체로부터 선형 락타이드 공중합체를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 에바토가 개시한 중합체는 블록 또는 랜덤 구조의 선형 중합체를 형성하기 위해 2종의 단량체를 반응시켜 제조한 선형 락타이드 공중합체이다.US Pat. No. 5,525,671 to Evato et al. Discloses a process for preparing linear lactide copolymers from lactide monomers and hydroxyl group containing monomers. The polymer disclosed by Evato is a linear lactide copolymer prepared by reacting two monomers to form a linear polymer of block or random structure.

최적으로 배합된 섬유 및 필름을 제조하기 위한 중합체 블렌드 조성물은 매우 안정하기 때문에 바람직하다. 중합체의 최적의 배합은 중합체가 공중합되지 않고 가능한 한 밀접하게 연결되는 것을 의미한다. 물리적으로 블렌딩된 개개의 중합체 조성물이 공지되어 있으나, 섬유 및 필름 내에서 개개의 섬유가 현미경적으로 친밀하게 결부되어 있는 개선된 중합체 블렌드는 생성되는 조성물이 보다 안정하고 유연하며 용도가 다양하고 가장 중요하게는 개선된 특성 및 성능을 가지기 때문에 바람직하다.Polymer blend compositions for producing optimally blended fibers and films are preferred because they are very stable. Optimal blending of polymers means that the polymers are not copolymerized and are as closely linked as possible. Although individual polymer compositions that are physically blended are known, improved polymer blends in which the individual fibers are microscopically intimately bonded in the fibers and films result in a more stable, flexible, versatile, and most important use of the resulting composition. Preferably because of improved properties and performance.

고도로 안정하고 따라서 대부분의 일회용 물품에서의 통상적인 용도에 적합한 중합체에 대한 요구 이외에, 이러한 중합체 조성물이 수 반응성이어야 한다는 요구가 동시에 존재한다. 따라서, 요구되는 것은 일회용 물품에 사용될 수 있고, 수 반응성인 재료이다. 이러한 재료는 용도가 다양하고 생산 비용이 낮아야 한다.재료는 의도된 용도에 충분하게 안정해야 하나, 예정된 처분 조건 하에서 분해되어야 한다.In addition to the need for polymers that are highly stable and therefore suitable for normal use in most disposable articles, there is a simultaneous need for such polymer compositions to be water reactive. Thus, what is required is a material that can be used in disposable articles and is water reactive. Such materials should be versatile in use and low in production costs. The materials should be sufficiently stable for their intended use, but must be decomposed under the intended disposal conditions.

또한, 환경적으로 안정한 재료 및 코팅물이 점점 강조되고 있다. 이들 코팅물은 용매 기재 코팅물의 사용을 감소시키고, 점점 더 수 기재 재료와 같은 극성 코팅물에 의존한다. 본 발명의 그라프트 공중합체의 용도는 극성 코팅물에 대해 보다 큰 친화력을 갖는 재료를 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.In addition, environmentally stable materials and coatings are increasingly being emphasized. These coatings reduce the use of solvent based coatings and increasingly rely on polar coatings such as water based materials. Uses of the graft copolymers of the present invention include, but are not limited to, materials having a greater affinity for polar coatings.

따라서, 본 발명의 목적은 개질된, 가수분해적으로 생분해가능한 중합체를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a modified, hydrolytically biodegradable polymer.

본 발명의 또다른 목적은 열적으로 가공가능한 중합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thermally processable polymer.

본 발명의 또다른 목적은 상업성이 있는 중합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a commercially available polymer.

본 발명의 또다른 목적은 극성 중합체 및 다른 극성 기질 또는 성분에 대해 보다 상용성이 있는, 열적으로 가공가능한 생분해성 중합체를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a thermally processable biodegradable polymer that is more compatible with polar polymers and other polar substrates or components.

본 발명의 또다른 목적은 수세처리할 수 있는 생분해성 물품의 제조에 유용한 개질된, 가수분해적으로 생분해가능한 중합체를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a modified, hydrolytically biodegradable polymer useful for the manufacture of biodegradable articles that can be washed.

본 발명의 또다른 목적은 기계적 특성 및 물성이 개선된 블렌드를 제조하는데 유용한 개질된, 가수분해적으로 생분해가능한 중합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a modified, hydrolytically biodegradable polymer useful for preparing blends with improved mechanical and physical properties.

본 발명의 또다른 목적은 용융 가공성이 개선된 개질된 생분해성 중합체를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a modified biodegradable polymer with improved melt processability.

본 발명의 또다른 목적인 독특한 미세 구조를 갖는 중합체 블렌드를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a polymer blend having a unique microstructure.

본 발명의 또다른 목적은 극성 중합체와의 블렌드에서 개선된 상용성을 갖는 개질된 생분해성 중합체를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide modified biodegradable polymers having improved compatibility in blends with polar polymers.

본 발명의 또다른 목적은 폴리(β-히드록시부티레이트-코-발레레이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트) 및(또는) 폴리카프로락톤을 포함하는 개선된 중합체 블렌드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an improved polymer blend comprising poly (β-hydroxybutyrate-co-valerate), poly (butylene succinate) and / or polycaprolactone.

<발명의 요약>Summary of the Invention

본 발명은 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체로 그라프팅된 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(알킬렌) 숙시네이트 또는 폴리카프로락톤으로부터 선택된 생분해성 중합체로 이루어진 개질된 중합체 조성물을 개시한다. 본 발명은 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 또는 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트로 그라프팅된, 폴리(β-히드록시부티레이트), 폴리(β-히드록시부티레이트-코-β-히드록시발레레이트)와 같은 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트) 및 폴리(에틸렌 숙시네이트)와 같은 폴리(알킬렌 숙시네이트), 또는 폴리카프로락톤으로부터 선택된 중합체의 조성물 및 개질된 중합체 조성물을 제조하기 위한 압출 방법을 기술한다.The present invention discloses modified polymer compositions consisting of biodegradable polymers selected from poly (hydroxy alkanoates), poly (alkylene) succinates or polycaprolactones grafted with polar monomers, oligomers or polymers. The present invention relates to poly (β-hydroxybutyrate), poly (β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate, grafted with 2-hydroxyethyl methacrylate or poly (ethylene glycol) methacrylate And modified polymer compositions and compositions of polymers selected from poly (hydroxy alkanoates), poly (butylene succinates) and poly (alkylene succinates) such as poly (ethylene succinate), or polycaprolactones Described are extrusion methods for producing

폴리(β-히드록시부티레이트-코-발레레이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리(에틸렌 숙시네이트) 및 폴리카프로락톤은 상업성이 있고 일반적으로 열적으로 가공가능한 생분해성 중합체이다. 극성 단량체를 폴리(β-히드록시부티레이트-코-발레레이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트) 및 폴리카프로락톤 중 하나 이상에 그라프팅하면, 생성된 개질된 중합체는 극성 중합체 및 다른 극성 기질에 대해 보다 상용성을 갖는다. 수세처리할 수 있는 재료 개발에 있어서, 본 발명의 개질된 중합체 조성물은 미개질 생분해성 중합체보다 수용성 중합체, 예를 들어 폴리비닐 알코올 및 폴리에틸렌 옥사이드에 대해 향상된 상용성을 갖는다. 극성 재료에 대한 본 발명의 개질된 중합체 조성물의 상용성은 선택된 단량체, 그라프팅 수준 및 블렌딩 공정 조건에 따라 조절할 수 있다. 개질된 중합체 조성물을 갖는 블렌드의 상용성의 적합화는 생성된 블렌드의 가공성을 보다 양호하게 하고 물성을 개선시킨다.Poly (β-hydroxybutyrate-co-valerate), poly (butylene succinate), poly (ethylene succinate) and polycaprolactone are commercially available and generally thermally processable biodegradable polymers. When the polar monomers are grafted to one or more of poly (β-hydroxybutyrate-co-valerate), poly (butylene succinate), and polycaprolactone, the resulting modified polymers are prepared for polar polymers and other polar substrates. More compatible. In the development of washable materials, the modified polymer compositions of the present invention have improved compatibility with water soluble polymers such as polyvinyl alcohol and polyethylene oxide than unmodified biodegradable polymers. The compatibility of the modified polymer compositions of the present invention with polar materials can be adjusted depending on the monomers selected, the grafting level and the blending process conditions. Adaptation of the compatibility of the blends with the modified polymer composition makes the resulting blends work better and improves the physical properties.

본 발명에 개시된 수 반응성 조성물은 이 조성물 및 이 조성물로부터 제조된 물품이, 폐수 처리 플랜트에서, 포기 탱크 중에서는 호기성 분해에 의해 분해되고, 혐기성 소화기에서는 혐기성 소화에 의해 생분해되도록 하는 독특한 이점이 있다. 따라서, 본 발명의 조성물로부터 제조된 물품은 폐수 처리 플랜트에 축적되는 슬러지의 부피를 크게 증가시키지 않을 것이다.The water reactive composition disclosed herein has the unique advantage that the composition and the articles made from the composition are degraded by aerobic digestion in aeration tanks and in biomass by anaerobic digestion in an anaerobic digester in a wastewater treatment plant. Thus, articles made from the compositions of the present invention will not significantly increase the volume of sludge that accumulates in the wastewater treatment plant.

본 발명의 다른 실시양태에서, 본 발명은 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 생분해성 중합체 및 수용성 중합체를 포함하는 수 감응성(water-sensitive) 균질 중합체 블렌드 조성물을 제공한다.In another embodiment of the present invention, the present invention provides a water-sensitive homogeneous polymer blend composition comprising a biodegradable polymer and a water soluble polymer grafted with a polar monomer, oligomer or polymer or combination thereof.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 본 발명은 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 제1 생분해성 중합체와 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 제2 생분해성 중합체의 블렌드를 포함하며, 상기 제1 및 제2 생분해성 중합체가 상이한 중합체인 신규 중합체 조성물을 제공한다.In another embodiment of the present invention, the present invention relates to a first biodegradable polymer grafted with a polar monomer, oligomer or polymer or combination thereof and a second biodegradable grafted with polar monomer, oligomer or polymer or combination thereof. A novel polymer composition is provided comprising a blend of polymers, wherein the first and second biodegradable polymers are different polymers.

본 발명은 개질된, 가수분해적으로 생분해가능한 중합체 및 개질된 가수분해적으로 생분해가능한 중합체의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 극성 단량체에 의해 개질된 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(알킬렌 숙시네이트) 또는 폴리카프로락톤 및 이들 중합체의 개질 방법에 관한 것이다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명은 폴리(β-히드록시부티레이트-코-발레레이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트) 또는 폴리카프로락톤으로부터 선택된 생분해성 중합체 상에 극성 관능기를 그라프팅시키는 방법 및 이 방법에 의해 생성된 그라프팅된 중합체 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to modified, hydrolytically biodegradable polymers and methods of making modified hydrolytically biodegradable polymers. More specifically, the present invention relates to poly (hydroxy alkanoates), poly (alkylene succinates) or polycaprolactones modified by polar monomers and methods of modifying these polymers. In a preferred embodiment, the invention provides a method of grafting a polar functional group on a biodegradable polymer selected from poly (β-hydroxybutyrate-co-valerate), poly (butylene succinate) or polycaprolactone. To a grafted polymer composition produced by

도 1은 본 발명의 실시양태의 반응성 압출 동안 토크 대 시간의 그래프이다.1 is a graph of torque versus time during reactive extrusion of an embodiment of the present invention.

도 2는 미개질 PHBV, 및 HEMA로 그라프팅된 PHBV에 대한 양성자 NMR 스펙트럼의 비교이다.2 is a comparison of proton NMR spectra for unmodified PHBV and PHBV grafted with HEMA.

도 3은 미개질 PHBV 및 실시예 1의 HEMA 그라프팅된 PHBV의 다양한 겉보기 전단 속도에서의 겉보기 용융 점도 및 유변학(rheology) 곡선의 그래프이다.3 is a graph of apparent melt viscosity and rheology curves at various apparent shear rates of unmodified PHBV and the HEMA grafted PHBV of Example 1. FIG.

도 4는 PHBV 및 HEMA 그라프팅된 PHBV의 DSC 곡선의 그래프이다.4 is a graph of DSC curves of PHBV and HEMA grafted PHBV.

도 5는 실시예 2의 2종의 PEG-MA 그라프팅된 PBS 샘플의 반응성 압출 동안의 토크 대 시간의 그래프이다.FIG. 5 is a graph of torque vs. time during reactive extrusion of two PEG-MA grafted PBS samples of Example 2. FIG.

도 6은 실시예 2의 하케 (Haake) 압출기 상에서의 반응성 압출로부터 그라프팅된 PBS 및 미개질 PBS에 대한 양성자 NMR 스펙트럼의 비교이다.6 is a comparison of proton NMR spectra for grafted PBS and unmodified PBS from reactive extrusion on the Haake extruder of Example 2. FIG.

도 7은 실시예 2의 하케 압출기 상에서 PEG-MA로 그라프팅된 PBS 및 미개질 PBS에 대한 용융 유변학 곡선의 그래프이다.FIG. 7 is a graph of melt rheological curves for PBS and unmodified PBS grafted with PEG-MA on the Hake Extruder of Example 2. FIG.

도 8은 실시예 2의 ZSK-30 압출기 상에서 HEMA로 그라프팅된 PBS 및 미개질 PBS에 대한 용융 유변학 곡선의 그래프이다.8 is a graph of melt rheological curves for PBS and unmodified PBS grafted with HEMA on the ZSK-30 extruder of Example 2. FIG.

도 9는 실시예 2의 PEG-MA로 그라프팅된 PBS 및 미개질 PBS에 대한 DSC 곡선의 그래프이다.9 is a graph of DSC curves for PBS and unmodified PBS grafted with PEG-MA of Example 2. FIG.

도 10은 실시예 2의 HEMA 그라프팅된 PBS 및 그라프팅되지 않은 PBS에 대한 DSC 곡선의 그래프이다.FIG. 10 is a graph of DSC curves for HEMA grafted PBS and ungrafted PBS of Example 2. FIG.

도 11은 2상 미세구조를 나타내는 PBS/PEO의 60/40 블렌드로부터 제조된 필름의 파단면의 위상학적 모폴로지의 SEM (주사전자현미경) 영상이다.FIG. 11 is a SEM (scanning electron microscope) image of the topological morphology of the fracture surface of a film made from a 60/40 blend of PBS / PEO showing a two-phase microstructure.

도 12는 2상 미세구조 및 개선된 상용성을 나타내는, 그라프팅된 PBS/그라프팅된 PEO의 60/40 블렌드로부터 제조된 필름의 파단면의 위상학적 모폴로지의 SEM 영상이다.12 is an SEM image of the topological morphology of the fracture surface of a film made from a 60/40 blend of grafted PBS / grafted PEO, showing biphasic microstructure and improved compatibility.

도 13은 BEI (후방-산란 전자 촬영술)을 사용한, 2상 미세구조를 나타내는, PBS/PEO의 60/40 블렌드로부터 제조된 필름의 파단면의 위상학적 모폴로지의 SEM 영상이다.FIG. 13 is an SEM image of the topological morphology of the fracture surface of a film made from a 60/40 blend of PBS / PEO, showing biphasic microstructure using BEI (back-scattering electrophotography).

도 14는 BEI (후방-산란 전자 촬영술)을 사용한, PEO 상이 보이지 않는 그라프팅된 PBS/그라프팅된 PEO의 60/40 블렌드로부터 제조된 필름의 파단면의 위상학적 모폴로지의 SEM 영상이다.FIG. 14 is an SEM image of the topological morphology of the fracture surface of a film made from a 60/40 blend of grafted PBS / grafted PEO with no visible PEO phase using BEI (back-scattering electrophotography).

도 15는 블렌드 중의 %PEO가 증가함에 따라 PBS/PEO 반응성 블렌드의 PEO 상의 Tm이 감소되는 것을 나타내는, PBS/PEO 블렌드의 DSC 분석의 그래프이다.FIG. 15 is a graph of the DSC analysis of the PBS / PEO blend showing that the T m on the PEO of the PBS / PEO reactive blend decreases with increasing% PEO in the blend.

도 16은 블렌드 중의 %PEO가 증가함에 따라 반응성 블렌드의 PEO 상의 Tm의 변화량(ΔTm)이 물리적 블렌드에 비해 증가하는 것을 나타내는, PBS/PEO 블렌드의 DSC 분석의 그래프이다.FIG. 16 is a graph of DSC analysis of a PBS / PEO blend showing that the amount of change (ΔT m ) of T m on the PEO of the reactive blend increases relative to the physical blend as% PEO in the blend increases.

도 17은 30/70 PBS/PEO의 물리적 블렌드 및 반응성 블렌드에 대한 DSC 곡선 사이의 비교를 나타내는, PBS/PEO 블렌드의 DSC 분석의 그래프이다.FIG. 17 is a graph of DSC analysis of PBS / PEO blends showing a comparison between the DSC curves for the physical and reactive blends of 30/70 PBS / PEO.

도 18은 20/80 및 60/40 PBS/PEO의 물리적 블렌드 및 반응성 블렌드의 용융 유변학 곡선 및 PBS 단독의 용융 유변학 곡선의 그래프이다.FIG. 18 is a graph of melt rheology curves of physical and reactive blends of 20/80 and 60/40 PBS / PEO and melt rheology curves of PBS alone.

본 발명은 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체와의 그라프트 중합에 의해 개질된 생분해성 중합체를 포함한다. 본 발명은 또한 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체와의 그라프트 중합에 의해 개질된 생분해 중합체와 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체와의 그라프트 중합에 의해 개질된 수 감응성 중합체 또는 또다른 생분해성 중합체와의 블렌드를 포함하는 중합체 조성물을 포함한다. 생성된 중합체 조성물은 필름, 섬유, 코팅물, 비드, 분말 등으로 제조될 수 있으며, 직물, 가먼트 및 물품, 예를 들어 기저귀, 수건, 피복물, 겉포장, 가운, 머리 덮개, 안면 마스크, 신발 덮개, CSR 랩, 스폰지, 드레싱, 테이프, 언더패드(underpad), 라이너, 세탁 천, 시트, 베개피, 냅킨, 천-유사 외부 덮개, 외과용 제품 및 상처 보호 제품을 제조하는데 사용할 수 있다. 본 발명은 또한 생분해성 개인 위생 제품, 예를 들어 기저귀, 배변연습용 팬츠, 여성 탐폰, 패드 및 팬티라이너 및 그를 위한 차단 필름, 성인 실금용 제품, 습윤 와이프(wipe) 및(또는) 닦개 및 제직, 부직 또는 다르게 형성된 임의의 재료에 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 제품은 의료 산업에서 병원 및 외래환자 시설 및 가정 환경 모두에서 사용할 수 있다.The present invention includes biodegradable polymers modified by graft polymerization with polar monomers, oligomers or polymers. The present invention also provides a blend of a biodegradable polymer modified by graft polymerization with a polar monomer, oligomer or polymer with a water sensitive polymer or another biodegradable polymer modified by graft polymerization with a polar monomer, oligomer or polymer. It includes a polymer composition comprising. The resulting polymer composition can be made from films, fibers, coatings, beads, powders, and the like, and can be fabrics, garments and articles, such as diapers, towels, coatings, outer wraps, gowns, head coverings, face masks, shoes It can be used to make covers, CSR wraps, sponges, dressings, tapes, underpads, liners, laundry cloths, sheets, pillowcases, napkins, cloth-like outer covers, surgical products, and wound care products. The invention also relates to biodegradable personal hygiene products such as diapers, training pants, female tampons, pads and pantyliners and barrier films for them, adult incontinence products, wet wipes and / or wipes and weaving, Particularly suitable for use in nonwoven or otherwise formed materials. These products can be used in both hospital and outpatient facilities and home environments in the medical industry.

본 발명에 유용한 생분해성 중합체로는 가수분해적으로 분해가능한, 폴리(β-히드록시부티레이트) ("PHB"), 폴리(β-히드록시부티레이트-코-β-히드록시발레레이트) ("PHBV")와 같은 폴리(β-히드록시 알카노에이트) ("PHA"), 폴리(에틸렌 숙시네이트) ("PES") 및 폴리(부틸렌 숙시네이트) ("PBS")와 같은 폴리(알킬렌 숙시네이트)("PAS"), 및 폴리카프로락톤("PCL")이 포함된다. 본 발명의 특정 실시양태에서는, 폴리락타이드("PLA")가 생분해성 중합체로서 유용하다.Biodegradable polymers useful in the present invention include hydrolyzable, poly (β-hydroxybutyrate) (“PHB”), poly (β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate) (“PHBV Poly (alkylene) such as poly (β-hydroxy alkanoate) (“PHA”), poly (ethylene succinate) (“PES”) and poly (butylene succinate) (“PBS”) such as Succinate) (“PAS”), and polycaprolactone (“PCL”). In certain embodiments of the invention, polylactide (“PLA”) is useful as a biodegradable polymer.

폴리(β-히드록시부티레이트-코-β-히드록시발레레이트)("PHBV") 수지는 미생물, 예를 들어알칼리게네스 유트로푸스(Alcaligenes eutrophus)에 의한 탄수화물 및 유기 산의 발효 과정, 또는 유전자이식 플랜트의 사용에 의해 제조할 수 있다 ["Biodegradable Plastics from Plants," CHEMTECH, September 1996, ppgs. 38-44]. PHBV는 생분해성 중합체이고, 하기 화학 구조를 갖는다.Poly (β- hydroxybutyrate-co -β- hydroxy valerate) ( "PHBV") resins are microorganisms, for example Alcaligenes oil Trojan crispus fermentation of carbohydrate and an organic acid by (Alcaligenes eutrophus), or By the use of transgenic plants ["Biodegradable Plastics from Plants," CHEMTECH, September 1996, ppgs. 38-44]. PHBV is a biodegradable polymer and has the following chemical structure.

본 발명에 유용한 PHBV의 분자량은 본 발명에 중요하지 않으며, 일반적으로 몰 당 약 20,000 내지 2,000,000 그램일 수 있다. 하기 실시예에 기술된 PHBV 조성물은 제네카 바이오-프로덕트스 (Zeneca Bio-Products, 미국 델라웨어주 윌밍턴)로부터 바이오폴(Biopol, 등록상표) D600G이라는 상표명으로 구입한 PHBV 등급을 사용하여 제조하였다. 제네카 바이오-프로덕트스로부터 구입한 PHBV는 생분해성이다. 임의의 PHBV를 본 발명에 사용하기 위해 선택할 수 있으며, PHBV의 분자량은 목적하는 특성 및 용도에 따라 달라질 수 있다.The molecular weight of PHBV useful in the present invention is not critical to the present invention and may generally be about 20,000 to 2,000,000 grams per mole. The PHBV compositions described in the examples below were prepared using PHBV grades purchased under the trade name Biopol® D600G from Zenca Bio-Products, Wilmington, Delaware, USA. PHBV purchased from Geneca Bio-Products is biodegradable. Any PHBV can be selected for use in the present invention, and the molecular weight of the PHBV can vary depending on the desired properties and uses.

폴리알킬렌 숙시네이트 ("PAS") 수지는 여러가지 합성 방법에 의해, 예를 들어 지방족 디카르복실산과 에틸렌 글리콜 또는 부틸렌 글리콜의 반응 생성물로서 생성된다. 폴리(부틸렌) 숙시네이트 ("PBS")는 쇼와 하이폴리머 캄파니 (Showa Highpolymer Company, 일본 동경)로부터 바이오놀 (Bionolle, 등록상표)이라는 상표명으로 시판된다. PBS는 생분해성 중합체이고 하기 화학 구조를 갖는다.Polyalkylene succinate ("PAS") resins are produced by various synthetic methods, for example as reaction products of aliphatic dicarboxylic acids and ethylene glycol or butylene glycol. Poly (butylene) succinate (“PBS”) is commercially available from Showa Highpolymer Company (Tokyo, Japan) under the trade name Bioolle®. PBS is a biodegradable polymer and has the following chemical structure.

본 발명에 유용한 PAS의 분자량은 본 발명에 중요하지 않으며, 일반적으로 몰 당 약 20,000 내지 2,000,000 그램일 수 있다. 하기 실시예에 기술된 PBS 조성물은 쇼와 하이폴리머 캄파니로부터 구입한 바이오놀(등록상표) 1020 또는 1040 등급의 PBS를 사용하여 제조하였다. 임의의 PAS를 본 발명에 사용하기 위해 선택할 수 있으며, PAS의 분자량은 목적하는 특성 및 용도에 따라 달라질 수 있다.The molecular weight of the PAS useful in the present invention is not critical to the present invention and may generally be about 20,000 to 2,000,000 grams per mole. The PBS compositions described in the examples below were prepared using Bionol® 1020 or 1040 grade PBS purchased from Showa High Polymer Company. Any PAS may be selected for use in the present invention, and the molecular weight of the PAS may vary depending on the desired properties and uses.

폴리카프로락톤("PCL") 수지는 여러가지 합성 방법에 의해, 예를 들어 ε-카프로락톤의 개환 중합에 의해 생성된다. 상업적인 폴리카프로락톤의 예는 유니온 카바이드 코포레이션 (Union Carbide Corporation, 미국 코넥티커트주 단버리)로부터 톤(Tone, 등록상표)이라는 상표명으로 시판되며, 하기 화학 구조를 갖는 생분해성 중합체이다.Polycaprolactone ("PCL") resins are produced by various synthetic methods, for example by ring-opening polymerization of ε-caprolactone. An example of a commercial polycaprolactone is a biodegradable polymer commercially available from Union Carbide Corporation (Danbury, Connecticut, USA) under the trade name Ton, and having the following chemical structure.

본 발명에 유용한 PCL의 분자량은 본 발명에 중요하지 않으며, 일반적으로 몰 당 약 50,000 내지 1,000,000 그램일 수 있다. 하기 실시예에 기술된 PCL 조성물은 유니온 카바이드 코포레이션 (미국 코넥티커트주 단버리)으로부터 구입한 P-767 및 P-787 PCL을 사용하여 제조하였다 (톤(등록상표) 중합체 카탈로그 번호 UC-261). 유니온 카바이드 코포레이션으로부터 구입한 PCL은 생분해성이고, 용융 흐름은 P-767의 경우 1.9±0.3 g/분 (80℃, 44 psi, ASTM 1238-73)이고, 1.0±0.2 g/분 (125℃, 44 psi)이다. 임의의 PCL을 본 발명에 사용하기 위해 선택할 수 있으며, PCL의 분자량은 목적하는 특성 및 용도에 따라 달라질 수 있다.The molecular weight of PCL useful in the present invention is not critical to the present invention and may generally be about 50,000 to 1,000,000 grams per mole. The PCL compositions described in the examples below were prepared using P-767 and P-787 PCL purchased from Union Carbide Corporation (Danbury, Connecticut, USA) (Ton® Polymer Catalog No. UC-261) . PCL purchased from Union Carbide Corporation is biodegradable, melt flow is 1.9 ± 0.3 g / min (80 ° C, 44 psi, ASTM 1238-73) for P-767, 1.0 ± 0.2 g / min (125 ° C, 44 psi). Any PCL may be selected for use in the present invention, and the molecular weight of the PCL may vary depending on the desired properties and uses.

본 발명에 유용한 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체로는 본 발명에 적절한 히드록실, 카르복실, 할로-, 글리시딜, 시아노, 아미노, 카르보닐, 티올, 술포닉, 술포네이트 등의 극성 관능기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체가 포함된다. 본 발명에 유용한 극성 비닐 단량체의 예로는 폴리(에틸렌 글리콜) 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜)알킬 에테르 메타크릴레이트, 아크릴 수지, 말레산 무수물, 이타콘산, 소듐 아크릴레이트, 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 아크릴아미드, 2-브롬에틸 메타크릴레이트, 2-클로로에틸 메타크릴레이트, 2-요오도에틸 메타크릴레이트, 2-브로모에틸 아크릴레이트, 2-클로로에틸 아크릴레이트, 2-요오도에틸 아크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-시아노에틸 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 4-니트로페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 아크릴레이트, 2-프로펜-1-술폰산 및 그의 소듐염, 2-술포에틸 아크릴레이트 2-술포에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다. 극성 관능기를 함유하는 바람직한 에틸렌계 불포화 단량체로는 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA) 및 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트 (PEG-MA)가 포함된다. 예상되는 바와 같이, 광범위한 극성 비닐 단량체가 생분해성 중합체에 극성 관능성을 부여할 수 있으며, 그라프팅을 위한 효과적인 단량체가 될 수 있다.The polar monomers, oligomers or polymers useful in the present invention contain polar functional groups such as hydroxyl, carboxyl, halo-, glycidyl, cyano, amino, carbonyl, thiol, sulfonic, sulfonate, etc. suitable for the present invention. And ethylenically unsaturated monomers are included. Examples of polar vinyl monomers useful in the present invention include poly (ethylene glycol) acrylates, poly (ethylene glycol) alkyl ether acrylates, poly (ethylene glycol) methacrylates, poly (ethylene glycol) alkyl ether methacrylates, acrylic resins. , Maleic anhydride, itaconic acid, sodium acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, acrylamide, 2 Bromine ethyl methacrylate, 2-chloroethyl methacrylate, 2-iodoethyl methacrylate, 2-bromoethyl acrylate, 2-chloroethyl acrylate, 2-iodoethyl acrylate, glycidyl Methacrylate, 2-cyanoethyl acrylate, glycidyl acrylate, 4-nitrophenyl acrylate, pentabromophenyl acrylate, poly (prop Ethylene glycol) methacrylate, poly (propylene glycol) acrylate, 2-propene-1-sulfonic acid and its sodium salt, 2-sulfoethyl acrylate 2-sulfoethyl methacrylate, 3-sulfopropyl acrylate, 3 Sulfopropyl methacrylates or mixtures thereof, including but not limited to. Preferred ethylenically unsaturated monomers containing polar functional groups include 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and poly (ethylene glycol) methacrylate (PEG-MA). As expected, a wide range of polar vinyl monomers can impart polar functionality to biodegradable polymers and can be effective monomers for grafting.

그라프팅된 생분해성 중합체는 그라프팅된 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체를 약 1 내지 20 중량% 함유할 수 있다. 바람직하게는, 그라프팅된 생분해성 중합체는 그라프팅된 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체를 약 2.5 내지 20 중량% 함유하며, 가장 바람직하게는 그라프팅된 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체를 약 2.5 내지 10 중량% 함유한다.The grafted biodegradable polymer may contain about 1 to 20 weight percent of the grafted polar monomer, oligomer or polymer. Preferably, the grafted biodegradable polymer contains about 2.5 to 20 weight percent of the grafted polar monomer, oligomer or polymer, and most preferably about 2.5 to 10 weight percent of the grafted polar monomer, oligomer or polymer. It contains.

실시예에 사용된 HEMA (알드리치(Aldrich) 카탈로그 번호 12,863-8) 및 PEG-MA(알드리치 카탈로그 번호 40,954-5)는 모두 알드리치 케미칼 캄파니 (Aldrich Chemical Company)로부터 구입하였다. 알드리치 케미칼 캄파니로부터 구입한 PEG-MA는 수평균분자량이 몰 당 약 246 그램인 폴리(에틸렌 글리콜) 에틸 에테르 메타크릴레이트이었다. HEMA 및 PEG-MA의 유사체도 또한 본 발명에 유용하다. HEMA의 유사체로는 예를 들어 3-히드록시프로필 메타크릴레이트 및 4-히드록시부틸 메타크릴레이트가 포함되고, PEG-MA의 유사체는 약 200 g/몰 내지 약 10,000 g/몰 범위의 분자량을 갖는다.HEMA (Aldrich Cat. No. 12,863-8) and PEG-MA (Aldrich Cat. No. 40,954-5) used in the examples were all purchased from Aldrich Chemical Company. PEG-MA, purchased from Aldrich Chemical Company, was a poly (ethylene glycol) ethyl ether methacrylate having a number average molecular weight of about 246 grams per mole. Analogs of HEMA and PEG-MA are also useful in the present invention. Analogs of HEMA include, for example, 3-hydroxypropyl methacrylate and 4-hydroxybutyl methacrylate, and analogs of PEG-MA have molecular weights ranging from about 200 g / mol to about 10,000 g / mol Have

그라프팅된 생분해성 중합체 조성물의 제조 방법은 반응성-압출 (reactive-extrusion) 공정으로 묘사되어 왔다. 그라프팅 반응은 또한 생분해성 중합체와 극성 단량체 및 다른 임의의 반응성 성분의 필요한 혼합을 달성하고, 예를 들어 그라프팅 반응 공정을 개시하기 위한 유리 라디칼을 생성함으로써 그라프팅 반응을 실시하기에 충분한 에너지를 공급하는 한 다른 반응 장치에서도 수행할 수 있다. 반응은 바람직하게는 중합체 용융 상, 즉 벌크 용매의 부재 하에 수행된다. 이것은 공정에서 용매 제거 단계가 필요하지 않으므로 매우 효과적인 공정이다.Methods of making grafted biodegradable polymer compositions have been described as reactive-extrusion processes. The grafting reaction also achieves the necessary mixing of the biodegradable polymer with the polar monomers and any other reactive components and produces sufficient energy to carry out the grafting reaction, for example by generating free radicals to initiate the grafting reaction process. It can also be done in other reactors as long as it is fed. The reaction is preferably carried out in the polymer melt phase, ie in the absence of bulk solvent. This is a very effective process since no solvent removal step is required in the process.

본 발명의 조성물에 첨가될 수 있는 다른 반응성 성분으로는 개시제, 예를 들어 엘프 아토켐 노쓰 아메리카, 인크. (Elf Atochem North America, Inc., 미국 펜실바이나주 필라델피아)로부터 입수가능한 액상 유기 퍼옥사이드인 루페르솔(Lupersol, 등록상표) 101이 포함된다. 본 발명의 실시에 유용한 유리 라디칼 개시제로는 아실 퍼옥사이드, 예를 들어 벤조일 퍼옥사이드; 디알킬, 디아릴, 또는 아르알킬 퍼옥사이드, 예를 들어 디-t-부틸 퍼옥사이드; 디쿠밀 퍼옥사이드; 쿠밀 부틸 퍼옥사이드; 1,1-디-t-부틸 퍼옥시-3,5,5-트리메틸시클로헥산; 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산; 2,5-디메틸-2,5-비스-(t-부틸퍼옥시) 헥신-3 및 비스(a-t-부틸 퍼옥시이소프로필벤젠); 퍼옥시에스테르, 예를 들어 t-부틸 퍼옥시피발레이트; t-부틸 퍼옥토에이트; t-부틸 퍼벤조에이트; 2,5-디메틸헥실-2,5-디(퍼벤조에이트); t-부틸 디(퍼프탈레이트); 디알킬 퍼옥시모노카르보네이트 및 퍼옥시디카르보네이트; 히드로퍼옥사이드, 예를 들어 t-부틸 히드로퍼옥사이드, p-메탄 히드로퍼옥사이드, 피난 히드로퍼옥사이드 및 쿠멘 히드로퍼옥사이드 및 케톤 퍼옥사이드, 예를 들어 시클로헥사논 퍼옥사이드 및 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드가 포함된다. 아조 화합물, 예를 들어 아조비스이소부티로니트릴을 또한 사용할 수 있다.Other reactive components that may be added to the compositions of the present invention include initiators such as Elf Atochem North America, Inc. Lupersol 101, a liquid organic peroxide available from Elf Atochem North America, Inc., Philadelphia, PA, USA. Free radical initiators useful in the practice of the present invention include acyl peroxides such as benzoyl peroxide; Dialkyl, diaryl, or aralkyl peroxides such as di-t-butyl peroxide; Dicumyl peroxide; Cumyl butyl peroxide; 1,1-di-t-butyl peroxy-3,5,5-trimethylcyclohexane; 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane; 2,5-dimethyl-2,5-bis- (t-butylperoxy) hexin-3 and bis (a-t-butyl peroxyisopropylbenzene); Peroxyesters such as t-butyl peroxypivalate; t-butyl peroctoate; t-butyl perbenzoate; 2,5-dimethylhexyl-2,5-di (perbenzoate); t-butyl di (perphthalate); Dialkyl peroxymonocarbonates and peroxydicarbonates; Hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide, p-methane hydroperoxide, evacuation hydroperoxide and cumene hydroperoxide and ketone peroxides such as cyclohexanone peroxide and methyl ethyl ketone peroxide Included. Azo compounds such as azobisisobutyronitrile can also be used.

생분해성 중합체 및(또는) 수용성 중합체 및 극성 단량체 또는 극성 비닐 단량체 혼합물을 포함하는 전체 혼합 조성물 중의 유리 라디칼 개시제의 양은 약 0.1 내지 약 1.5 중량%의 범위이다. 유리 라디칼 개시제의 양이 너무 낮으면, 그라프팅 반응을 개시하기에 충분한 개시제가 존재하지 않게 된다. 유리 라디칼 개시제의 양이 너무 많으면, 중합체 조성물의 바람직하지 못한 가교가 발생할 것이다. 가교된 중합체는 필름, 섬유 또는 다른 유용한 생성물로 가공될 수 없으므로 본 발명에 바람직하지 않다.The amount of free radical initiator in the total mixed composition comprising the biodegradable polymer and / or the water soluble polymer and the polar monomer or polar vinyl monomer mixture ranges from about 0.1 to about 1.5 weight percent. If the amount of free radical initiator is too low, there will not be enough initiator present to initiate the grafting reaction. If the amount of free radical initiator is too high, undesirable crosslinking of the polymer composition will occur. Crosslinked polymers are not preferred in the present invention because they cannot be processed into films, fibers or other useful products.

또한, 최종 재료의 특성을 더 향상시키기 위해, 당업계에 공지된 다른 성분을 본 발명의 그라프트 중합체에 첨가할 수 있다. 예를 들어, 용융 점도를 감소시켜 용융 흐름을 개선하기 위해 폴리에틸렌 글리콜을 더 첨가할 수 있다. 원하는 특수한 특성을 제공하기 위해 다른 유형의 첨가제를 또한 혼입할 수 있다. 예를 들어, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 중합체 조성물에 혼입시킬 수 있다. 또한, 윤활제 또는 미끄럼제 (slip agent)를 본 발명의 중합체로부터 제조된 블렌드에 혼입하여 가공 특성을 개선할 수 있다. 이들 첨가제는 모두 일반적으로 비교적 소량으로, 통상적으로는 최종 조성물의 3 중량% 미만으로 사용된다.In addition, other components known in the art may be added to the graft polymer of the present invention to further improve the properties of the final material. For example, polyethylene glycol may be further added to reduce melt viscosity to improve melt flow. Other types of additives may also be incorporated to provide the desired special properties. For example, antistatic agents, pigments, colorants and the like can be incorporated into the polymer composition. In addition, lubricants or slip agents may be incorporated into the blends made from the polymers of the present invention to improve processing properties. All of these additives are generally used in relatively small amounts, usually less than 3% by weight of the final composition.

생분해성 중합체와 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체의 혼합물은 적합한 혼합 장치, 예를 들어 브라벤더 플라스티코더 (Brabender Plasticorder), 롤 밀, 1-축 또는 다축 압출기, 또는 중합체를 혼합, 화합, 가공 또는 제조하는데 사용할 수 있는 임의의 다른 기계식 혼합 장치에서 기계적으로 변형시킨다. 특히 바람직한 반응 장치는 하나 이상의 포트 (port)가 있는 압출기이다. 바람직한 실시양태에서, 반응 장치는 공회전(co-rotating) 2-축 압출기, 예를 들면 워너 앤드 플라이데러 코포레이션 (Werner & Pfleiderer Corporation, 미국 뉴저지주 램시)에 의해 제작된 ZSK-30 2-축 화합 압출기이다. 이 압출기는 다수의 공급 및 배기 포트를 허용하고, 조성이 균일하고 극성 비닐 단량체로부터 유도된 그라프팅된 측쇄가 균질로 분포된 그라프팅된 생분해성 중합체를 생성하기 위해 필수적인 고강력 분산 및 분포 혼합을 제공한다.The biodegradable polymers and polar monomers, oligomers or mixtures of polymers can be mixed, compounded, processed or made into a suitable mixing device, such as a Brabender Plasticorder, roll mill, single- or multi-screw extruder, or polymer Mechanical deformation in any other mechanical mixing device that can be used to. Particularly preferred reactors are extruders with one or more ports. In a preferred embodiment, the reaction apparatus is a co-rotating two-axis extruder, for example a ZSK-30 two-axis compounding extruder manufactured by Warner & Pfleiderer Corporation (Lamsey, NJ). to be. This extruder allows for a large number of supply and exhaust ports and provides the high strength dispersion and distribution mixing necessary to produce grafted biodegradable polymers of uniform composition and homogeneously distributed grafted side chains derived from polar vinyl monomers. to provide.

본 발명의 다른 실시양태에서, 본 발명은 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 제1 생분해성 중합체와 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 제2 생분해성 중합체의 블렌드를 포함하며, 제1 및 제2 생분해성 중합체가 상이한 중합체인, 신규 중합체 조성물을 제공한다. 본 발명에 유용한 2종의 생분해성 중합체의 비율은 중량 기준으로 약 1:99 내지 99:1이다. 본 발명의 실시양태에서 바람직한 제1 및 제2 생분해성 중합체는 개질된 폴리락타이드 및 개질된 PHBV이다. 개질된 생분해성 중합체 중 하나의 그라프팅 단량체의 양은 출발 생분해성 중합체 또는 그라프팅되지 않은 생분해성 중합체의 약 1 내지 20 중량%이다.In another embodiment of the invention, the invention relates to a first biodegradable polymer grafted with a polar monomer, oligomer or polymer or combinations thereof and a second biodegradable polymer grafted with a polar monomer, oligomer or polymer or combinations thereof. A novel polymer composition is provided, wherein the first and second biodegradable polymers are different polymers. The ratio of the two biodegradable polymers useful in the present invention is about 1:99 to 99: 1 by weight. Preferred first and second biodegradable polymers in embodiments of the invention are modified polylactide and modified PHBV. The amount of grafting monomer of one of the modified biodegradable polymers is about 1 to 20% by weight of the starting biodegradable polymer or ungrafted biodegradable polymer.

본원에 개시되는 바와 같이, PHBV는 냉각 속도가 매우 느리므로, 이 재료는 상업적으로 사용하기에 실용성이 없다. 또한, 본원에 개시되는 바와 같이, PLA는 본원에 개시된 적용을 위해서는 너무 취성이다. 그러나, PLA 또는 PHBV 단독으로는 상기 적용에 부적합한 반면, PLA와 PHBV의 블렌드는 PHBV가 허용가능한 속도로 냉각되게 하고, 또한 PLA를 보다 가요성이 있게 만들어 이들 재료가 본원에 개시된 생성물에 사용될 수 있게 한다는 것이 뜻밖에 발견되었다.As disclosed herein, PHBV has a very slow cooling rate, so this material is not practical for commercial use. In addition, as disclosed herein, PLA is too brittle for the applications disclosed herein. However, while PLA or PHBV alone is unsuitable for such applications, the blend of PLA and PHBV allows the PHBV to cool at an acceptable rate and also makes the PLA more flexible so that these materials can be used in the products disclosed herein. Was unexpectedly discovered.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 본 발명의 개질된 생분해성 중합체와 수용성 중합체의 블렌드를 제조할 수 있다. 이러한 블렌드는 수용성 성분의 용해 후 생분해성 중합체의 노출 표면적을 증가시켜 생분해성 중합체의 가수분해적 분해의 속도를 촉진시키는, 조성물의 증가된 수 감응성을 나타낸다. 본 발명의 개질된 생분해성 중합체와 함께 블렌딩할 수 있는 수용성 중합체로는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 히드록시프로필 셀룰로오스, 폴리아크릴아미드, 술폰화 폴리에스테르 및 폴리아크릴산이 포함된다. 블렌드 중의 개질된 생분해성 중합체의 중량 분율은 1 내지 99 중량% 범위이다. 이 분율은 블렌드의 수 반응성을 결정한다. 폭넓은 범위의 수 반응성으로는 수 분산성, 수 붕해성 (water-disintegratable), 수 약화성 (water-weakenable) 및 수 안정성 (water-stable)이 포함되며, 이들 용어는 하기에 정의된다.In another embodiment of the present invention, a blend of the modified biodegradable polymer and water soluble polymer of the present invention can be prepared. Such blends exhibit increased water sensitivity of the composition, which increases the exposed surface area of the biodegradable polymer after dissolution of the water soluble component, thereby promoting the rate of hydrolytic degradation of the biodegradable polymer. Water soluble polymers that can be blended with the modified biodegradable polymers of the present invention include polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose, polyacrylamide, sulfonated polyester and polyacrylic acid. The weight fraction of the modified biodegradable polymer in the blend is in the range of 1 to 99% by weight. This fraction determines the water reactivity of the blend. A wide range of water reactivity includes water dispersible, water-disintegratable, water-weakenable and water-stable, and these terms are defined below.

섬유, 필름 또는 다른 형상을 제조하는데 사용되는 블렌드 중에 존재하는 생분해성 중합체 또는 개질된 생분해성 중합체는 사용된 순수 수용성 중합체, 예를 들어 폴리비닐 알코올 ("PVOH")의 수 감응성을 감소시킨다. 극성 단량체 또는 단량체의 혼합물로 그라프팅된 생분해성 중합체는 극성이 높은 수용성 중합체, 예를 들어 PVOH와의 상용성을 향상시켜 우수한 가공 특성, 기계적 특성 및 물성을 얻는데 바람직하다. 블렌드를 섬유 또는 필름 이외의 형상을 제조하는데 사용할 수 있고, 블렌드를 복잡한 형상으로 열 성형할 수 있다.Biodegradable polymers or modified biodegradable polymers present in the blends used to make the fibers, films or other shapes reduce the water sensitivity of the purely water soluble polymers used, such as polyvinyl alcohol (“PVOH”). Biodegradable polymers grafted with polar monomers or mixtures of monomers are preferred for improving compatibility with highly polar water-soluble polymers, for example PVOH, to obtain good processing, mechanical and physical properties. Blends can be used to make shapes other than fibers or films, and the blends can be thermoformed into complex shapes.

본원에 사용된 용어, "수 분산성"은 조성물이 수 중에 약 5분 동안 침지된 후에 용해되거나 또는 20 메시 스크린의 개구보다 작은 조각으로 파괴되는 것을 의미한다. 용어, "수 붕해성"은 조성물이 수 중에 침지시 5분 이내에 다수의 조각으로 파괴되고, 일부 조각은 실이 바늘구멍을 통해 빠져나가는 것처럼 빠져나가지 않고 20 메시 스크린에 의해 걸러지는 것을 의미한다. 용어, "수 약화성"은 조성물이 수 중에 5분 동안 침지된 후, 하나의 조각으로 유지되나, 약해져서 강성도를 상실하고, 드레이프성이 되는 것을 의미한다. 즉, 조성물은 수평 위치에서 한 쪽을 고정시켰을 때 조성물에 적용되는 외력이 없어도 구부러진다. 용어 "수 안정성"은 조성물이 수 중에서 5분 동안 침지된 후, 드레이프성이 되지 않고, 수 반응 시험 후 하나의 조각으로 유지되는 것을 의미한다.As used herein, the term "water dispersible" means that the composition is immersed in water for about 5 minutes and then dissolved or broken into pieces smaller than the opening of a 20 mesh screen. The term "water disintegratable" means that the composition breaks down into a number of pieces within 5 minutes when immersed in water, and some pieces are filtered by a 20 mesh screen without leaving the thread as it exits through the pinhole. The term "water weakness" means that the composition is soaked in water for 5 minutes and then remains in one piece, but weakens to lose stiffness and become drape. That is, the composition is bent even if no external force is applied to the composition when one side is fixed in the horizontal position. The term "water stability" means that the composition is not drape after 5 minutes of soaking in water and remains in one piece after the water reaction test.

본원에서 사용되는 용어, "그라프트 공중합체"는 구성적으로 또는 형태적으로 상이한 특징을 갖는 2종 이상의 사슬의 조합에 의해 생성되고, 사슬 중 하나는 골격 주쇄로서 기능하고, 사슬 중 하나 이상은 골격을 따라 몇몇 지점(들)에서 결합되어 측쇄를 구성하는 공중합체를 의미한다. 그라프팅되는 단량체, 올리고머 또는 중합체, 즉 측쇄 종의 몰량은 다양할 수 있으나, 모 종 (parent species)의 몰량보다 커야 한다. 용어 "그라프팅된"은 모 중합체의 골격을 따라 일부 지점(들)에서 결합된 측쇄 또는 종을 포함하는 공중합체가 생성되었음을 의미한다. 중합체에 적용되는 용어, "블렌드"는 서로 결합되지 않은, 구성적으로 또는 형태적으로 상이한 특징을 갖는 2종 이상의 중합체 사슬의 친밀한 배합물을 의미한다. 이러한 블렌드는 균질이거나 또는 불균질일 수 있다 (본원에 참고문헌으로 인용된 문헌 [Sperling, L. H., Introduction to Physical Polymer Science, 1986, pp. 44-47]을 참조할 것). 바람직하게는, 블렌드는 각 중합체의 융점보다 높은 온도에서 2종이상의 중합체를 배합하여 생성한다.As used herein, the term "graft copolymer" is produced by a combination of two or more chains having constitutively or morphologically different characteristics, one of the chains functioning as a backbone backbone, and one or more of the chains By copolymer is meant a copolymer that is joined at several point (s) along the backbone to form a side chain. The molar amount of grafted monomers, oligomers or polymers, ie side chain species, may vary, but must be greater than the molar amount of the parent species. The term "grafted" means that a copolymer has been produced comprising side chains or species bound at some point (s) along the backbone of the parent polymer. The term "blend" as applied to a polymer means an intimate blend of two or more polymer chains having constitutively or morphologically different characteristics that are not bonded to one another. Such blends may be homogeneous or heterogeneous (see Sperling, L. H., Introduction to Physical Polymer Science, 1986, pp. 44-47, which is incorporated herein by reference). Preferably, the blend is produced by blending two or more polymers at temperatures above the melting point of each polymer.

본 발명의 개질된 생분해성 중합체를 제조하는 몇몇 방법이 있다. 한 방법은 생분해성 중합체를 용매에 용해시키고, 여기에 바람직한 양의 유리 라디칼 개시제 및 극성 단량체 또는 2종 이상의 극성 단량체의 혼합물, 특히 극성 비닐 단량체를 첨가하는 용매 기재 그라프팅 방법이다. 충분하게 그라프팅된 후, 용액을 정제하고 용매 및 미반응 단량체를 제거하여 그라프팅된 생분해성 중합체를 생성한다. 이 방법은 하기하는 용융 그라프팅 방법에 비해 상대적으로 더 노동 집약적이고, 고가이다.There are several ways to make the modified biodegradable polymers of the present invention. One method is a solvent-based grafting method in which a biodegradable polymer is dissolved in a solvent, to which a desired amount of free radical initiator and a polar monomer or a mixture of two or more polar monomers are added, in particular a polar vinyl monomer. After sufficient grafting, the solution is purified and the solvent and unreacted monomers are removed to produce the grafted biodegradable polymer. This method is relatively more labor intensive and expensive compared to the melt grafting method described below.

다른 방법은 용융된 생분해성 중합체를 유리 라디칼 개시제 및 극성 단량체 또는 2종 이상의 극성 단량체의 혼합물, 특히 극성 비닐 단량체와 반응시키는 용융 상 반응에 기초한 것이다. 용융 상 개질은 개질 반응 후 신규 중합체 종이 생성되기 때문에 "반응성 압출"이라고 말한다. 용융물에서 그라프팅 개질 반응을 실시하기 위한 몇몇 특정 방법이 있다. 제1 방법으로, 소정의 비율의 생분해성 중합체, 유리 라디칼 개시제 및 극성 단량체 또는 극성 단량체의 혼합물의 혼합물을 포함한 모든 성분을 동시에 용융 혼합 장치 또는 압출기에 첨가한다. 제2 방법으로, 생분해성 중합체를 2-축 압출기의 공급 구역에 공급한 후 용융시키고, 유리 라디칼 개시제 및 극성 단량체 또는 극성 단량체의 혼합물을 생분해성 중합체 용융물에 가압 하에 주입한 후, 생성된 용융 혼합물을 반응시킬 수 있다. 제3 방법으로, 생분해성 중합체를 2-축 압출기의 공급 구역에 공급한 후, 자유 라디칼 개시제 및 극성 단량체 또는 단량체의 혼합물을 2-축 압출기에 압출기의 길이를 따라 상이한 지점에서 독립적으로 공급한다. 가열된 압출기 압출은 균일성이 높은 그라프팅된 생분해성 중합체를 생성하는 고전단 및 강력한 분산 및 분포 혼합 하에 수행한다.Another method is based on a melt phase reaction in which the molten biodegradable polymer is reacted with a free radical initiator and a polar monomer or a mixture of two or more polar monomers, in particular polar vinyl monomers. Melt phase reforming is referred to as "reactive extrusion" because new polymeric species is produced after the reforming reaction. There are several specific methods for carrying out the grafting reforming reaction in the melt. In a first method, all components, including a proportion of the biodegradable polymer, the free radical initiator and a mixture of polar monomers or a mixture of polar monomers, are added simultaneously to the melt mixing apparatus or the extruder. In a second method, the biodegradable polymer is fed into a feed zone of a two-screw extruder and then melted, a free radical initiator and a mixture of polar monomers or polar monomers are injected under pressure into the biodegradable polymer melt and then the resulting melt mixture Can be reacted. In a third method, the biodegradable polymer is fed to the feed zone of a two-screw extruder and then the free radical initiator and the polar monomer or mixture of monomers are fed independently to the two-screw extruder at different points along the length of the extruder. Heated extruder extrusion is performed under high shear and strong dispersion and distribution mixing to produce highly uniform grafted biodegradable polymers.

본 발명에 따른 가수분해적으로 분해가능하고 수용성인 중합체 블렌드 조성물은 용융 블렌딩 공정으로 제조한다. 본 발명에 따라 2종의 성분을 압출기, 예를 들어 1-축 압출기 또는 2-축 압출기에서 혼합을 확실하게 하기 위한 적절한 온도 및 전단/압력 조건 하에서 블렌딩하거나 또는 혼합하는 것이 바람직하다. 블렌딩 공정을 또한 회분식 혼합 장치, 예를 들어 용융 혼합기 또는 혼련기에서 수행할 수도 있다. 개질된 생분해성 중합체 또는 수용성 중합체, 예를 들어 폴리비닐 알코올 ("PVOH")을 압출기/혼합기 내로 동시에 또는 순서대로 공급할 수 있다.Hydrolytically degradable and water soluble polymer blend compositions according to the present invention are prepared by melt blending processes. It is preferred to blend or mix the two components according to the invention under suitable temperature and shear / pressure conditions to ensure mixing in an extruder, for example a single-screw extruder or a two-screw extruder. The blending process may also be carried out in a batch mixing device, for example a melt mixer or kneader. Modified biodegradable polymers or water soluble polymers such as polyvinyl alcohol (“PVOH”) can be fed into the extruder / mixer simultaneously or sequentially.

본 발명은 개질된 생분해성 중합체와 수용성 중합체의 블렌드, 예를 들어 폴리비닐 알코올과 같은 하나 이상의 수용성 중합체와 블렌딩된, HEMA 또는 PEG-MA로 그라프트 중합된 PHA, PHB, PHBV, PAS, PES, PBS 또는 PCL와 같은 개질된 생분해성 중합체를 포함하는, 선택적으로 수 반응성인 균질 중합체 블렌드 조성물을 개시한다. 본원에 사용된 용어 "균질 중합체 블렌드 조성물"은 중합체 블렌드가 거시적으로 균질인, 개질된 생분해성 중합체 및 수용성 중합체, 예를 들어 폴리비닐 알코올의 응집된 연속상 구조를 형성하는 것을 의미한다. 미시적으로, 분산 상의 크기는 수 마이크론 이하이다. 균질 중합체 블렌드 조성물은 개질된 생분해성 중합체 및 수용성 중합체, 예를 들어 폴리비닐 알코올을 융점이 가장 높은 중합체의 융점보다 높고, 분해점이 가장 낮은 중합체의 분해점보다 낮은 온도에서 혼합하여 (고체 형태, 예를 들어 필름 또는 섬유로 냉각시키기 전에) 중합체의 균질 용융 혼합물을 형성함으로써 달성할 수 있다. 폴리락타이드 및 폴리비닐 알코올의 균질 중합체 블렌드 조성물의 경우, 융점이 더 높은 중합체는 폴리비닐 알코올이고, 분해점이 더 낮은 중합체도 또한 폴리비닐 알코올이다. 폴리비닐 알코올의 융점은 일반적으로 약 180 내지 190℃이고, 보다 구체적으로는 약 183℃이다. 폴리비닐 알코올의 분해점은 약 210℃이다. 생성된 조성물은 예컨대 폴리비닐 알코올의 바다 중의 HEMA로 그라프팅된 PHBV의 섬들과 같으며, 미시적 수준에서 HEMA 그라프팅된 PHBV가 폴리비닐 알코올 중에 거의 균일하게 분포된 것으로 나타난다. 따라서, 본 발명의 균질 중합체 블렌드 조성물은 수용성 중합체 내에 매우 미세하게 분산된 평균 크기 약 0.3 내지 0.4 마이크론 미만의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 섬들을 갖는다.The present invention relates to PHA, PHB, PHBV, PAS, PES, graft polymerized with HEMA or PEG-MA, blended with a blend of modified biodegradable polymers and water soluble polymers, e.g. An optionally water reactive homogeneous polymer blend composition comprising a modified biodegradable polymer such as PBS or PCL is disclosed. As used herein, the term “homogeneous polymer blend composition” means that the polymer blend forms a coherent continuous phase structure of modified biodegradable polymers and water soluble polymers, such as polyvinyl alcohol, that are macrohomogeneous. Microscopically, the size of the dispersed phase is several microns or less. Homogeneous polymer blend compositions are prepared by mixing modified biodegradable polymers and water soluble polymers, such as polyvinyl alcohol, at temperatures above the melting point of the polymer with the highest melting point and below the decomposition point of the polymer with the lowest melting point (solid form, eg Prior to cooling into a film or fiber). For homogeneous polymer blend compositions of polylactide and polyvinyl alcohol, the polymer with higher melting point is polyvinyl alcohol and the polymer with lower decomposition point is also polyvinyl alcohol. The melting point of polyvinyl alcohol is generally about 180 to 190 ° C, more specifically about 183 ° C. The decomposition point of polyvinyl alcohol is about 210 ° C. The resulting composition is, for example, like islands of PHBV grafted with HEMA in a sea of polyvinyl alcohol, and at microscopic levels the HEMA grafted PHBV appears to be nearly uniformly distributed in polyvinyl alcohol. Thus, the homogeneous polymer blend composition of the present invention has graft modified biodegradable polymer islands of average size of about 0.3 to less than 0.4 microns that are very finely dispersed within the water soluble polymer.

분산의 균일성에 있어서, 본 발명의 "중합체 블렌드"는 "블렌딩된 중합체"와 구별된다. 본 발명의 조성물은 융점이 가장 높은 중합체의 융점(예를 들어, 폴리비닐 알코올의 경우 183℃ 초과)보다 높고, 분해점이 가장 낮은 중합체의 분해점(예를 들어, 폴리비닐 알코올의 경우 210℃)보다 낮은 온도에서 고전단, 즉 100 초-1이상의 전단 속도로 블렌딩한 중합체들을 포함한다. 따라서 중합체가 필름 또는 섬유로 성형되기 전에 균질 중합체 블렌드 조성물이 형성되어, 선택적으로 균일하게 분산된, 고도로 상호연결되고 친밀하게 상호연결된 중합체의 조성물을 생성한다. 상기 조성물은 섬유 또는 필름으로 성형된 후에 블렌딩되어 거의 균일하게 분산되지 않고 종종 함께 층을 이루거나 혼합된 개개의 중합체로서 나타나는 조성물을 생성한 중합체로 이루어지는 블렌딩된 중합체를 포함하는 조성물과 구별된다. 요약하면, 개개의 중합체를 융점이 가장 높은 중합체의 융점보다 높고 분해점이 가장 낮은 중합체의 분해점보다 낮은 온도에서 높은 기계적 전단 하에 블렌딩할 경우, 거의 균일하게 분포되고 분산된 중합체가 생성된다. 반대로, 개개의 중합체를 표준 방법에 따라 혼합할 경우, 중합체들이 일체로 연합되지 않은, 블렌딩된 중합체 조성물이 생성된다.In terms of uniformity of dispersion, the "polymer blend" of the present invention is distinguished from the "blended polymer". The compositions of the present invention have a melting point higher than the melting point of the polymer having the highest melting point (e.g., greater than 183 ° C for polyvinyl alcohol) and having a decomposition point of the lowest melting point (e.g. 210 ° C for polyvinyl alcohol). Polymers blended at lower temperatures at high shear, ie, shear rates of at least 100 seconds −1 . Thus, a homogeneous polymer blend composition is formed before the polymer is molded into a film or fiber, resulting in a composition of highly interconnected and intimately interconnected polymers, optionally uniformly dispersed. The composition is distinguished from a composition comprising a blended polymer consisting of a polymer which, after being molded into a fiber or film, is blended to produce a composition that is hardly uniformly dispersed and often appears as individual polymers layered or mixed together. In summary, when individual polymers are blended under high mechanical shear at temperatures above the melting point of the polymer with the highest melting point and below the decomposition point of the polymer with the lowest melting point, a nearly uniformly distributed and dispersed polymer is produced. In contrast, when the individual polymers are mixed according to standard methods, a blended polymer composition is produced in which the polymers are not united together.

중합체 조성물의 수 감응성은 중합체 블렌드의 균질도의 정도에 따라 조절할 수 있다. 혼합, 전단, 압출 및 다른 블렌딩 기술, 및 사용되는 중합체 수지의 상대적인 비율을 조작하여 중합체 조성물의 미세 구조를 결정할 수 있다. 중합체 블렌드의 "미세구조"는 구체적으로 예컨대 수용성 중합체 바다 내부의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 섬들의 크기 및 분포를 가리킨다. 섬들의 크기는 약 0.1 내지 5.0 ㎛로 다양할 수 있다. 일반적으로 섬들의 크기가 증가하고(거나), 섬들간의 거리가 감소할수록, 조성물은 습윤 기계 강도가 더 증가하고, 수 중에서 유연성을 상실한다. 예를 들어, 수 분산성 조성물의 경우, 섬들은 전형적으로 작으며 (약 0.2 내지 1.0 ㎛) 서로 멀리 떨어져 분포된다. 수 붕해성 조성물의 경우, 섬들은 서로 보다 가깝고, 심지어 몇몇 섬들은 서로 연결될 수도 있다. 수 약화성 조성물의 경우, 섬들은 매우 가깝게 근접하여 있고, 그 중 대다수는 거대한 덩어리로서 나타난다.The water sensitivity of the polymer composition can be adjusted according to the degree of homogeneity of the polymer blend. Mixing, shearing, extrusion and other blending techniques, and the relative proportions of the polymer resins used, can be manipulated to determine the microstructure of the polymer composition. The “microstructure” of a polymer blend specifically refers to the size and distribution of, for example, graft modified biodegradable polymer islands within the water soluble polymer sea. The size of the islands can vary from about 0.1 to 5.0 μm. Generally, as the sizes of the islands increase and / or the distance between the islands decreases, the composition increases in wet machine strength and loses flexibility in water. For example, for water dispersible compositions, the islands are typically small (about 0.2-1.0 μm) and distributed away from each other. In the case of a water disintegratable composition, the islands are closer to each other and even some islands may be connected to each other. In the case of a water-vulnerable composition, the islands are in close proximity and many of them appear as huge masses.

본 발명의 필름을 제조하는 방법은 필름의 모폴로지에 영향을 미친다. 구형, 거의 구형 또는 타원형인 입자로 된 그라프트 개질된 생분해성 중합체가 미세하게 분산된 필름을 형성하기 위해서, 비배향 방법을 사용하여 필름을 형성하는 것이 바람직하다. 필름을 제조하기 위한 한 비배향 방법의 하나는 열기계적 압착이다. 열기계적 압착의 예는 하기 실시예에 기술된다. 필름을 배향시키는 제조 방법, 예를 들어 필름의 압출 또는 취입은 분산 상이 수용성 중합체의 연속 상 전체 섬유상 구조물로 연장된 그라프트 개질된 생분해성 중합체를 함유하는 모폴로지를 갖는 필름을 생성한다. 배향된 필름은 수 반응성이 감소하고, 냉수 중에서 분산되지 않고, 단지 냉수 약화성 또는 냉수 붕해성이다. 본 발명은 개선된 조성물, 및 개선된 모폴로지 및 냉수 반응성을 갖는 조성물의 제조 방법을 제공한다.The method of making the film of the present invention affects the morphology of the film. In order to form a finely dispersed film of a graft modified biodegradable polymer of spherical, nearly spherical or elliptical particles, it is preferred to form the film using an unoriented method. One non-oriented method for producing the film is thermomechanical compression. Examples of thermomechanical compressions are described in the examples below. Manufacturing methods for orienting the film, such as extrusion or blowing of the film, produce a film having a morphology containing the graft modified biodegradable polymer in which the dispersed phase extends into the continuous phase entire fibrous structure of the water soluble polymer. Oriented films have reduced water reactivity and do not disperse in cold water, only cold water weakening or cold water disintegrating. The present invention provides improved compositions and methods of making compositions having improved morphology and cold water reactivity.

본 발명의 한 실시양태는 약 1 내지 약 35 중량%의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 및 약 65 내지 약 99 중량%의 수용성 중합체를 포함하는, 수 분산성인 균질 중합체 블렌드 조성물이다. 조성물은 수용성 중합체의 연속상에 미세한 그라프트 개질된 생분해성 중합체 입자가 분산된 모폴로지를 특징으로 한다. 본원에서 사용되는 용어, "수 분산성"은 조성물이 실온 (18 내지 22℃)에서 2분 동안 물을 사용한 시험 후 용해되거나 또는 20 메시보다 작은 조각으로 파괴되는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 "물을 사용한 시험"은 조성물의 샘플을 제조한 후, 그것을 물로 채워진 신틸레이션(scintillation) 바이알에 5분 동안 침지시키고, 이어서, 바이알을 기계적 진탕 장치에서 약 30초 동안 진탕한 후, 바이알의 내용물을 표준 20 메시 스크린을 통과시켜 비워내는 것을 의미한다.One embodiment of the invention is a water dispersible homogeneous polymer blend composition comprising from about 1 to about 35 weight percent of a graft modified biodegradable polymer and from about 65 to about 99 weight percent of a water soluble polymer. The composition is characterized by a morphology in which fine graft modified biodegradable polymer particles are dispersed in a continuous phase of the water soluble polymer. As used herein, the term “water dispersible” means that the composition dissolves or breaks into pieces smaller than 20 mesh after testing with water for 2 minutes at room temperature (18-22 ° C.). As used herein, “test with water” refers to preparing a sample of a composition, immersing it in a scintillation vial filled with water for 5 minutes, and then shaking the vial for about 30 seconds in a mechanical shaker, This means emptying the contents of the vial through a standard 20 mesh screen.

본 발명의 또다른 실시양태는 약 35 내지 약 45 중량%의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 및 약 65 내지 약 55 중량%의 수용성 중합체를 포함하는, 수 붕해성인 균질 중합체 블렌드 조성물이다. 이 조성물도 또한 수용성 중합체의 연속 상에 미세한 그라프트 개질된 생분해성 중합체 입자가 분산된 모폴로지를 특징으로 한다. 개질된 생분해성 중합체 도메인의 크기는 수 분산성 조성물에서의 해당 도메인보다 더 크다. 본원에서 사용되는 용어, "수 붕해성"은 조성물이 2분 후에 다수의 조각으로 파괴되고, 조성물 조각의 일부는 20 메시 스크린에 걸러지는 것을 의미한다.Another embodiment of the invention is a water disintegratable homogeneous polymer blend composition comprising about 35 to about 45 weight percent of a graft modified biodegradable polymer and about 65 to about 55 weight percent of a water soluble polymer. This composition also features a morphology in which fine graft modified biodegradable polymer particles are dispersed in a continuous phase of the water soluble polymer. The size of the modified biodegradable polymer domain is larger than that domain in the water dispersible composition. As used herein, the term “water disintegratable” means that the composition breaks into a number of pieces after 2 minutes, and a portion of the composition piece is filtered over a 20 mesh screen.

본 발명의 다른 한 실시양태는 약 45 내지 약 55 중량%의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 및 약 55 내지 약 45 중량%의 수용성 중합체를 포함하는, 수 약화성인 조성물이다. 조성물은 수용성 중합체의 연속 상에 미세한 그라프트 개질된 생분해성 중합체 입자가 분산된 모폴로지를 특징으로 한다. 개질된 생분해성 중합체의 도메인 크기는 수 붕해성 조성물에서보다 약간 더 크다. 본원에서 사용되는 용어, "수 약화성"은 조성물이 5분 후에 하나의 조각으로 유지되나, 약해지고 강성도를 상실하며 드레이프성이 되는, 즉 수평 위치에서 한 모퉁이를 고정시켰을 때 적용되는 외력이 없어도 구부러지는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 용어, "수 안정성"은 조성물이 물로 시험한 후 드레이프성이 되지 않고 하나의 조각으로 유지되는 것을 의미한다.Another embodiment of the invention is a water weakenable composition comprising about 45 to about 55 weight percent graft modified biodegradable polymer and about 55 to about 45 weight percent water soluble polymer. The composition is characterized by a morphology in which fine graft modified biodegradable polymer particles are dispersed in a continuous phase of the water soluble polymer. The domain size of the modified biodegradable polymer is slightly larger than in water disintegratable compositions. As used herein, the term "water weakness" means that the composition remains in one piece after 5 minutes, but is weakened, loses stiffness, and becomes drape, i.e. bend without the external force applied when a corner is held in a horizontal position. It means losing. As used herein, the term "water stability" means that the composition is not drape and remains in one piece after testing with water.

선택적으로 수 분산성인 조성물을 제조하려면, 약 1 내지 35%의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 및 약 65 내지 99%의 수용성 중합체를 배합한다. 선택적으로 수 붕해성인 조성물을 제조하려면, 약 35 내지 45%의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 및 약 65 내지 55%의 수용성 중합체를 배합한다. 선택적으로 수 약화성인 조성물을 제조하려면, 약 45 내지 55%의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 및 약 55 내지 45%의 수용성 중합체를 배합한다. 선택적으로 수 안정성인 조성물을 제조하려면, 약 55 내지 99%의 그라프트 개질된 생분해성 중합체 및 약 45 내지 1%의 수용성 중합체를 배합한다.To prepare an optionally water dispersible composition, about 1 to 35% of the graft modified biodegradable polymer and about 65 to 99% of the water soluble polymer are blended. To prepare a composition that is optionally water disintegratable, about 35 to 45% of the graft modified biodegradable polymer and about 65 to 55% of the water soluble polymer are combined. To prepare a composition that is optionally water weak, about 45 to 55% of the graft modified biodegradable polymer and about 55 to 45% of the water soluble polymer are combined. To prepare an optionally water stable composition, about 55-99% graft modified biodegradable polymer and about 45-1% water soluble polymer are blended.

본 발명의 또다른 실시양태에서, 본 발명은 그라프팅된 PEO 또는 그라프팅된 PVOH와 같은 그라프팅된 수용성 중합체와 그라프팅된 PHBV, 그라프팅된 폴리(알킬렌 숙시네이트) 및 그라프팅된 폴리카프로락톤과 같은 그라프팅된 생분해성 중합체의 반응성 중합체 블렌드 조성물을 개시한다. 본 발명의 블렌드 중의 그라프팅된 수용성 중합체 대 그라프팅된 생분해성 중합체의 비율은 중량 기준으로 약 1:99 내지 99:1이다. 그라프팅 단량체, 생분해성 중합체 및 수용성 중합체의 총 중량에 대한 그라프팅 단량체의 양, 그라프팅 반응을 위한 유리 라디칼 개시제 및 그라프팅 반응을 위한 유리 라디칼 개시제의 양의 예는 상기 그라프팅된 중합체에서 기술한 것과 동일하다.In another embodiment of the invention, the invention provides grafted water soluble polymers such as grafted PEO or grafted PVOH with grafted PHBV, grafted poly (alkylene succinate) and grafted polycapro A reactive polymer blend composition of grafted biodegradable polymers such as lactones is disclosed. The ratio of grafted water soluble polymer to grafted biodegradable polymer in the blend of the present invention is about 1:99 to 99: 1 by weight. Examples of the amount of the grafting monomer, the free radical initiator for the grafting reaction and the free radical initiator for the grafting reaction are given in the grafted polymer described above for the total weight of the grafting monomer, biodegradable polymer and water soluble polymer. Same as did.

필름을 위한 중합체 블렌드의 가공 특성은 블렌드에 윤활제 또는 미끄럼제를 임의로 혼입하여 향상시킬 수 있다. 이러한 윤활제는 당업계에 널리 공지되어 있으며, 유니온 카바이드 코포레이션 (미국 코넥티커트주 단버리)로부터 입수가능한 트윈 20 (TWEEN 20, 등록상표), 투르기톨 (TURGITOL, 등록상표) NP 13 및 다양한 지방산 및 지방산 유도체, 예를 들어 위트코 케미칼 (Witco Chemical, 미국)로부터 입수가능한 케나미드(KENAMIDE, 등록상표) E가 포함된다. 또한, 블렌드는 생성된 재료의 특성을 향상시키기 위해 다른 성분들을 함유할 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 글리콜을 첨가하여 용융된 블렌드의 용융 점도를 다른 공정, 예를 들어 멜트블로운 공정 또는 용융분무 부직포 제조 공정에 적합한 범위로 낮출 수 있다. 적합한 폴리에틸렌 글리콜은 유니온 카바이드로부터 카르보왁스(CARBOWAX, 등록상표)라는 상표명으로 입수가능하다.The processing properties of the polymer blend for the film can be improved by the optional incorporation of lubricants or slippers into the blend. Such lubricants are well known in the art and are available from Union Carbide Corporation (Danbury, Connecticut, USA), TWEEN 20, TURGITOL® NP 13 and various fatty acids and Fatty acid derivatives such as KENAMIDE® E available from Witco Chemical, USA. The blend may also contain other ingredients to enhance the properties of the resulting material. For example, polyethylene glycol can be added to lower the melt viscosity of the melted blend to a range suitable for other processes such as meltblown processes or melt spray nonwoven fabrication processes. Suitable polyethylene glycols are available from Union Carbide under the trade name CARBOWAX®.

중합체 블렌딩은 본 발명의 조성물의 제조의 중요한 면이다. 선택된 블렌딩 기술, 온도 프로파일 및 압력 적용과 같은 매개변수에 따라, 조성물의 최종적인 수 반응 특성이 영향을 받을 수 있다.Polymer blending is an important aspect of the preparation of the compositions of the present invention. Depending on the parameters selected, such as blending technique, temperature profile and pressure application, the final water response properties of the composition may be affected.

본 발명은 하기 구체적인 실시예에 의해 보다 상세하게 예시된다. 이들 실시예는 예시적인 실시양태이고, 본 발명은 실시예 또는 상세한 설명에 의해 제한되지 않아야 한다는 것을 알아야 한다. 오히려, 본원에 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 범위 및 취지 내에서 넓게 이해되어야 한다.The invention is illustrated in more detail by the following specific examples. It is to be understood that these examples are exemplary embodiments and that the present invention should not be limited by the examples or the description. Rather, the claims appended hereto are to be understood broadly within the scope and spirit of the invention.

<실시예 1><Example 1>

HEMA 및 PEG-MA를 사용한 PHBV의 반응성 압출Reactive Extrusion of PHBV Using HEMA and PEG-MA

PHBV 그라프팅을 위한 반응성 압출 화학을 아래에 나타내었다.The reactive extrusion chemistry for PHBV grafting is shown below.

폴리(β-히드록시부티레이트-코-발레레이트)를 그라프팅하기 위한 반응성 압출 화학Reactive Extrusion Chemistry for Grafting Poly (β-hydroxybutyrate-co-valerate)

Is

의 혼합물 또는Mixture of

의 혼합물을 생성한다.To produce a mixture.

반응성 압출 공정Reactive extrusion process

하케(Haake, 미국 뉴저지주 파라머스)에 의해 제작된 역회전(counter-rotating) 2-축 압출기를 사용하여 그라프팅된 PHBV를 제조하였다. 압출기는 공급 포트에서 30 mm이고 다이에서 20 mm인 2개의 원뿔형 축을 가졌다. 축 길이는 300mm이었다. PHBV 수지 (제네카 바이오-프로덕트스의 바이오폴(등록상표) P600G)를 공급 포트에 공급하고, HEMA 단량체 및 루페르솔(Lupersol, 등록상표) 101을 모두 엘덱스(Eldex) 펌프로 공급 포트에 공급하였다. 개질된 PHBV 스트랜드를 압출하는데 사용한 다이는 5 mm 만큼 이격된 직경 3 mm의 개구 2개를 가졌다. 개질된 PHBV 스트랜드는 수조로 냉각시켰다. 폴리락타이드 ("PLA")와 달리, PHBV는 수 중에서 초기 냉각 후 매우 느린 고화를 나타내었다. 실제로, 중합체 스트랜드는 빙수 (약 0℃) 중에서도 펠렛화하기에 충분할 정도로 충분히 빠르게 냉각시킬 수 없었다. 흥미롭게도, 그라프팅된 PHBV는 용융물에서 탄성체 특성을 나타내었다. 스트랜드는 쉽게 신장시킬 수 있었고, 초기 길이로 수축되었다. 이러한 재료 특성은 그라프팅된 PLA 또는 그라프팅된 폴리올레핀에서는 관찰되지 않았다. 고화 후, 그라프팅된 PHBV 스트랜드는 매우 강성이고 취성이었다. 미개질 PHBV 및 그라프팅된 PHBV의 고화는 모두 완료까지 수 분이 소요되어, 중합체 샘플을 작은 덩어리로 회수하고, 밤새 고화시킨 후, 작은 조각들로 잘게 썰었다.The grafted PHBV was prepared using a counter-rotating two-axis extruder manufactured by Haake, Paramus, NJ. The extruder had two conical shafts 30 mm at the feed port and 20 mm at the die. The shaft length was 300 mm. Supply PHBV resin (Beneca Bio-Products' BioPol® P600G) to the supply port and supply both HEMA monomer and Lupersol® 101 to the supply port with an Eldex pump. It was. The die used to extrude the modified PHBV strand had two openings 3 mm in diameter spaced 5 mm apart. The modified PHBV strands were cooled in a water bath. Unlike polylactide ("PLA"), PHBV showed very slow solidification after initial cooling in water. In fact, the polymer strands could not be cooled fast enough to be pelleted even in ice water (about 0 ° C.). Interestingly, the grafted PHBV showed elastomeric properties in the melt. The strand could be easily stretched and shrunk to its initial length. This material property was not observed in grafted PLA or grafted polyolefin. After solidification, the grafted PHBV strands were very rigid and brittle. Solidification of both the unmodified PHBV and the grafted PHBV took several minutes to complete, so that the polymer sample was recovered in small chunks, solidified overnight and then chopped into small pieces.

PHBV를 부피식 공급기를 사용하여 5.0 파운드/시의 처리량으로 압출기에 공급하였다. HEMA 및 퍼옥사이드를 각각 0.25 파운드/시 및 0.020 파운드/시의 처리량으로 압출기에 주입하였다. 한 실험에서, 축 속도는 150 rpm이었다.PHBV was fed to the extruder at a throughput of 5.0 pounds per hour using a volumetric feeder. HEMA and peroxide were injected into the extruder at throughputs of 0.25 pounds per hour and 0.020 pounds per hour, respectively. In one experiment, the axial speed was 150 rpm.

2종의 그라프팅된 PHBV 샘플을 하케 압출기 상에서 생성하였다. 하기 표 1은 하케 압출기 상에서의 PHBV와 HEMA의 반응성 압출의 공정 조건을 나타낸다.Two grafted PHBV samples were generated on a Hake extruder. Table 1 below shows the process conditions for reactive extrusion of PHBV and HEMA on a Hake extruder.

하케 압출기 상에서의 토크를 각 반응성 압출 동안 모니터링하였다. 도 1은 반응성 압출 동안 토크 대 시간의 도표이다. 반응의 시작에서, HEMA 및 퍼옥사이드를 첨가하였을 때, 토크는 상당히 감소되는 것으로 관찰되었다. 토크가 안정화되었을 때, HEMA로 그라프팅된 PHBV 샘플을 수집하였다. 화학물질 펌프를 중단시키고, 반응성 압출을 완료했을 때, 토크는 대략 반응성 압출이 시작되기 전의 토크 수준으로 증가하였다. 실험 동안 관찰된 토크의 변화는 중합체의 개질을 나타내었고, 반응성 압출 공정의 효과적인 모니티링을 가능하게 하였다. 미개질 PHBV와 그라프팅된 PHBV의 압출된 용융 스트랜드 사이에는 시각적으로 차이점이 관찰되지 않았다.The torque on the Hake extruder was monitored during each reactive extrusion. 1 is a plot of torque versus time during reactive extrusion. At the beginning of the reaction, it was observed that the torque decreased significantly when HEMA and peroxide were added. When the torque stabilized, a PHBV sample grafted with HEMA was collected. When the chemical pump was stopped and the reactive extrusion completed, the torque increased to approximately the torque level before the reactive extrusion began. The change in torque observed during the experiment indicated a modification of the polymer and enabled effective monitoring of the reactive extrusion process. No visual difference was observed between the extruded molten strand of unmodified PHBV and the grafted PHBV.

도 2는 미개질 PHBV 및 HEMA 그라프팅된 PHBV의 양성자 NMR 스펙트럼을 비교한 것이다. HEMA 단량체의 특징적인 피크 (CH3)가 2.0 ppm에서 관찰되었다. 이것은 PHBV의 개질을 확증하였으나, PHBV 상에 그라프팅된 HEMA의 양을 정량화하지는 못하였다.2 compares the proton NMR spectra of unmodified PHBV and HEMA grafted PHBV. A characteristic peak (CH 3 ) of HEMA monomer was observed at 2.0 ppm. This confirmed the modification of PHBV but failed to quantify the amount of HEMA grafted onto PHBV.

개질 및 미개질 PHBV에 대한 용융 유변학 실험을 괴트페르트 (Goettfert, 미국 사우쓰 캐롤라이나주 락 힐)로부터 입수가능한 괴트페르트 레오그래프(Goerttfert Rheograph) 2000 상에서 수행하였다. 본 실시예의 개질된 PHBV는 9 중량%의 HEMA 및 0.45 중량%의 루페르솔(등록상표)를 사용하여 제조하였다. HEMA 및 루페르솔(등록상표)의 중량%는 PHBV의 중량을 기준으로 한 것이다.Melt rheological experiments for modified and unmodified PHBV were performed on a Goerttfert Rheograph 2000 available from Goettfert, Rock Hill, SC. The modified PHBV of this example was prepared using 9 wt% HEMA and 0.45 wt% lupersol®. Weight percentages of HEMA and lupersol® are based on the weight of PHBV.

용융 유변학 시험을 180℃에서 30/1 (길이/직경) mm/mm 다이를 사용하여 수행하였다. 겉보기 용융 점도를 50, 100, 200, 500, 1000 및 2000 1/초의 겉보기 전단 속도에서 측정하였다.Melt rheological tests were performed using a 30/1 (length / diameter) mm / mm die at 180 ° C. Apparent melt viscosity was measured at apparent shear rates of 50, 100, 200, 500, 1000 and 2000 1 / sec.

다양한 겉보기 전단 속도에서의 겉보기 용융 점도를 플롯팅하였고, 상기 실시예의 미개질 PHBV 및 HEMA 그라프팅된 PHBV에 대한 유변학 곡선을 도 3에서 나타낸 바와 같이 생성하였다. 결과는 미개질 PHBV가 전체 전단 속도 범위에서 HEMA 그라프팅된 PHBV보다 더 높은 용융 점도를 갖는다는 것을 보여준다. 용융 점도의 감소는 HEMA와의 반응성 압출로 인한 PHBV의 화학적 개질의 지표이었다.Apparent melt viscosity at various apparent shear rates was plotted and the rheological curves for the unmodified PHBV and HEMA grafted PHBV of the above examples were generated as shown in FIG. 3. The results show that the unmodified PHBV has a higher melt viscosity than the HEMA grafted PHBV over the entire shear rate range. The decrease in melt viscosity was indicative of the chemical modification of PHBV due to reactive extrusion with HEMA.

표 2는 PHBV 및 HEMA 그라프팅된 PHBV 샘플의 상이한 시차주사열랑계 ("DSC") 분석의 데이터를 나타낸다.Table 2 shows the data of different differential scanning calorimetry (“DSC”) analyzes of PHBV and HEMA grafted PHBV samples.

HEMA로 그라프팅된 PHBV 샘플의 경우, 용융 피크 및 용융 엔탈피 모두가 미개질 PHBV에 비해 감소한 것이 관찰된다. 관찰된 열적 특성의 변화는 개질된 결정질 구조에 대한 지표이었고, HEMA 그라프팅에 대한 간접적인 지표이었다. 종래의반응성 압출 작업에서, 용융 피크 및 용융 엔탈피는 HEMA 그라프팅된 폴리에틸렌의 경우에도 또한 감소한 것으로 관찰되었다.For PHBV samples grafted with HEMA, it was observed that both melt peak and melt enthalpy were reduced compared to unmodified PHBV. Changes in the observed thermal properties were indicative of modified crystalline structure and indirect indices of HEMA grafting. In conventional reactive extrusion operations, melt peaks and melt enthalpy have also been observed to decrease with HEMA grafted polyethylene.

도 4는 PHBV 및 HEMA 그라프팅된 PHBV의 DSC 곡선의 비교를 나타낸다. 두 곡선 모두 2개의 특징적인 용융 피크를 나타낸다. 곡선은 HEMA 그라프팅된 PHBV의 용융 피크 및 용융 엔탈피가 미개질 PHBV에 비해 감소된 것을 나타낸다. 용융 피크의 감소 외에, 2개의 용융 피크는 그라프팅된 PHBV 샘플에서 보다 많이 분리되어 있었다. 또한, 저온 용융 피크에 대한 고온 용융 피크의 상대적인 비율이 그라프팅 후에 실질적으로 증가하였으며, 이는 2개의 유형의 결정질 크기의 특성이 변화되었음을 나타내었다.4 shows a comparison of DSC curves of PHBV and HEMA grafted PHBV. Both curves show two characteristic melting peaks. The curve shows that the melt peak and melt enthalpy of the HEMA grafted PHBV were reduced compared to the unmodified PHBV. In addition to the reduction of the melt peaks, the two melt peaks were more separated in the grafted PHBV sample. In addition, the relative ratio of hot melt peak to cold melt peak increased substantially after grafting, indicating that the properties of the two types of crystalline size changed.

<실시예 2><Example 2>

PBS와 HEMA의 반응성 압출Reactive Extrusion of PBS and HEMA

PBS를 그라프팅하기 위한 반응성 압출 공정을 실시예 1에 기술한 하케 압출기 및 ZSK-3 압출기 모두에서, 2종의 상이한 등급의 PBS, 즉 바이오놀(등록상표) 1040 및 바이오놀(등록상표) 1020을 사용하여 실시하였다. ZSK-30 압출기는 워너 앤드 플라이데러 코포레이션 (미국 뉴저지)에 의해 제작된 공회전 2-축 압출기이었다. 압출기의 직경은 30 mm이었다. 축의 길이는 1388 mm이었다. 이 압출기는 공급 호퍼로부터 다이까지 1 내지 14로 연속으로 번호가 매겨진 14개의 바렐을 가졌다. 제1 바렐, 즉 바렐 #1은 PBS를 수용하며, 가열되지 않고 물로 냉각되었다. 비닐 단량체인 HEMA를 바렐 #5에 주입하였고, 아토켐의 루페르솔(등록상표) 101 퍼옥사이드를 바렐 #6에 주입하였다. 단량체 및 퍼옥사이드는 모두 가압 노즐 주입기를 통해 주입하였다. 탈휘발을 위한 진공 포트를 바렐 #11에 포함시켰다.In both the Hake extruder and ZSK-3 extruder described in Example 1, a reactive extrusion process for grafting PBS was carried out in two different grades of PBS, Bionol® 1040 and Bionol® 1020. It was carried out using. The ZSK-30 extruder was a idle two-screw extruder manufactured by Warner & Flyderer Corporation (New Jersey, USA). The diameter of the extruder was 30 mm. The length of the shaft was 1388 mm. This extruder had 14 barrels numbered sequentially from 1 to 14 from the feed hopper to the die. The first barrel, ie barrel # 1, received PBS and was cooled with water without heating. HEMA, a vinyl monomer, was injected into barrel # 5, and Lutosol® 101 peroxide from Atochem was injected into barrel # 6. Both monomers and peroxides were injected through a pressure nozzle injector. A vacuum port for devolatilization was included in barrel # 11.

PBS의 반응성 압출은 PLA, PHBV 또는 폴리올레핀의 반응성 압출과 상당히 상이하였다. 실제로, 상이한 압출기에서 실시한 2종의 상이한 등급의 PBS의 반응성 압출 사이에 상당한 차이점이 관찰되었다.The reactive extrusion of PBS differed significantly from the reactive extrusion of PLA, PHBV or polyolefins. Indeed, significant differences were observed between the reactive extrusion of two different grades of PBS in different extruders.

PBS 그라프팅의 반응성 압출 화학을 하기에 나타내었다.The reactive extrusion chemistry of PBS grafting is shown below.

폴리(부틸렌) 숙시네이트를 그라프팅하기 위한 반응성 압출 화학Reactive Extrusion Chemistry for Grafting Poly (Butylene) Succinate

silver

의 혼합물 또는Mixture of

의 혼합물을 생성한다.To produce a mixture.

먼저, 하케 압출기 상에서 바이오놀(등록상표) 1040의 반응성 압출을 위한 압출 조건을 결정하였다. 이 중합체는 PLA 또는 PHBV와 매우 상이하게 거동하였다. 실제로, 용융 상태 및 고체 상태의 특성이 매우 양호한 것으로 나타나, 폴리올레핀에 보다 유사한 것으로 나타났다. 2종의 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040 샘플을 하케 압출기 상에서 생성하였다. 하기 표 3은 하케 압출기 상에서의 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040 실험을 위한 반응성 압출 공정 조건을 나타낸다.First, extrusion conditions were determined for reactive extrusion of Bionol® 1040 on a Hake extruder. This polymer behaved very differently from PLA or PHBV. Indeed, the properties of the molten and solid states appear to be very good, indicating that they are more similar to polyolefins. Two PEG-MA grafted Bionol® 1040 samples were generated on a Hake extruder. Table 3 below shows the reactive extrusion process conditions for PEG-MA grafted Bionol® 1040 experiments on a Hake extruder.

PEG-MA와 바이오놀(등록상표) 1040의 반응성 압출 동안 하케 압출기 상에서의 토크를 모니터링하였다. 도 5는 2종의 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040 샘플 둘다의 반응성 압출 동안의 토크 대 시간의 도표를 나타낸다. 반응의 시작에서, 4.6%의 PEG-MA 및 0.29%의 퍼옥사이드를 첨가하였을 때, 토크는 상당히 감소된 것으로 관찰되었다. 평균 토크가 정상 상태에 도달했을 때, 반응 생성물은 안정화된 것으로 측정되었고, 샘플을 수집하였다. 화학물질 펌프를 중단시키고, 반응성 압출을 완료했을 때, 토크는 개질 이전의 토크 수준으로 증가하였다. 8.9% PEG-MA 및 0.46%의 루페르솔(등록상표) 101 퍼옥사이드의 경우에도 동일한 현상이 관찰되었다. 압출된 용융 스트랜드에서 PEG-MA로 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040 샘플이 보다 낮은 점도를 갖는 것으로 나타났다. 눈에 띄는 겔이 관찰되지 않았으며, 스트랜드의 고체 특성은 미개질 바이오놀(등록상표) 1040과 유사한 것으로 나타났다.Torque on the Hake extruder was monitored during reactive extrusion of PEG-MA and Bionol® 1040. 5 shows a plot of torque versus time during reactive extrusion of both PEG-MA grafted Bionol® 1040 samples. At the beginning of the reaction, torque was observed to be significantly reduced when 4.6% PEG-MA and 0.29% peroxide were added. When the average torque reached steady state, the reaction product was determined to be stabilized and samples were collected. When the chemical pump was stopped and the reactive extrusion completed, the torque increased to the torque level before reforming. The same phenomenon was observed for 8.9% PEG-MA and 0.46% lupersol® 101 peroxide. A Bionol® 1040 sample grafted with PEG-MA was shown to have a lower viscosity on the extruded melt strand. No noticeable gel was observed, and the solids properties of the strands were found to be similar to unmodified Bionol 1040.

그 후에, ZSK-30 압출기 상에서 바이오놀(등록상표) 1020 반응성 압출을 위한 압출 조건을 결정하였다. 미개질 바이오놀(등록상표) 1020은 하케 압출기 상에서 미개질 바이오놀(등록상표) 1040과 유사하게 거동하였다. 4종의 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020 샘플을 ZSK-30 압출기 상에서 생성하였다. 반응성 압출 실험은 낮은 수준, 즉 약 3% 및 5%의 HEMA로 바이오놀(등록상표) 1020을 그라프팅하도록 설계하였다. 또한, 퍼옥사이드 첨가의 효과를 일정한 HEMA 첨가 수준에서 조사하였다. 하기 표 4는 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020 실험을 위한 반응성 압출 공정 조건을 나타낸다.Subsequently, extrusion conditions for the Bionol® 1020 reactive extrusion on the ZSK-30 extruder were determined. Unmodified Bionol® 1020 behaved similarly to Unmodified Bionol® 1040 on a Hake extruder. Four HEMA grafted Bionol® 1020 samples were generated on a ZSK-30 extruder. Reactive extrusion experiments were designed to graft Bionol® 1020 at low levels, ie about 3% and 5% HEMA. In addition, the effect of the peroxide addition was investigated at a constant HEMA addition level. Table 4 below shows reactive extrusion process conditions for the HEMA grafted Bionol® 1020 experiment.

바이오놀(등록상표) 1020과 HEMA의 반응성 압출 동안 시간, 온도, %토크 및 다이 압력과 같은 반응성 압출 매개변수를 ZSK-30 압출기 상에서 모니터링하였다. 표 5는 각각의 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020 샘플의 반응성 입출 동안의 공정 조건을 나타낸다. 각각의 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020의 %토크 및 용융 온도는 미개질 바이오놀(등록상표) 1020과 동일하거나 또는 그보다 더 크다.Reactive extrusion parameters such as time, temperature,% torque and die pressure were monitored on the ZSK-30 extruder during the reactive extrusion of Bionol® 1020 and HEMA. Table 5 shows the process conditions during reactive extraction of each HEMA grafted Bionol® 1020 sample. The% torque and melting temperature of each HEMA grafted Bionol® 1020 is equal to or greater than unmodified Bionol® 1020.

HEMA 수준을 3.0%으로 일정하게 한 상태에서, 루페르솔(등록상표) 101 퍼옥사이드 개시제의 수준을 1.0%으로 증가시켰을 때, 용융 점도는 급격히 증가하였다. 용융 압력은 미개질 바이오놀(등록상표) 1020와 비교하여 107 psi에서 180 psi로 거의 2배로 증가하였다. 용융 스트랜드는 훨씬 더 농밀하였고, 중합체는 약간의 가교를 일으킨 것으로 나타났다. 3.0%의 HEMA 수준에서 루페르솔(등록상표) 101을 1.2%로 증가시켰을 때, 가교의 증거는 훨씬 더 명확하였다. 압출된 스트랜드는 급격한 용융 파단을 나타내었고, 용융 압력은 미개질 바이오놀(등록상표) 1020에 비하여 약 306 psi로 더욱 더 증가하였다. 이 시점에서 실험은 중단되었으며, 1.2%의 퍼옥사이드 수준에서는 샘플을 수집할 수 없었다. 낮은 단량체 수준 및 보다 높은 퍼옥사이드 수준에서 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020의 급격한 특징 변화는 완전한 가교 반응으로 인한 것이라고 생각된다. 하케 압출기 상에서 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040에서 가교 반응이 관찰되지 않은 이유는 하기 인자, 즉 (1) 상이한 압출기 (상이한 축 형태 및 체류 시간을 포함), (2) 상이한 중합체 (1020이 1040보다 더 높은 점도를 가짐) (3) 상이한 단량체, 및 (4) 가장 중요하게는 보다 낮은 퍼옥사이드 수준 중 하나 이상으로 인한 것으로 생각된다. 종래의 보트(bot) 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌 옥사이드를 사용한 반응성 압출 실험에서는, 퍼옥사이드의 상대적인 수준이 증가함에 따라, 가교의 양이 증가하여 관찰된 겔 및 용융 파단의 수준이 증가하였다.With the HEMA level constant at 3.0%, the melt viscosity increased rapidly when the level of the Lupersol® 101 peroxide initiator was increased to 1.0%. Melt pressure nearly doubled from 107 psi to 180 psi compared to unmodified Bionol 1020. The melt strands were much denser and the polymer appeared to cause some crosslinking. The evidence of crosslinking was much clearer when Lupersol® 101 was increased to 1.2% at a HEMA level of 3.0%. The extruded strand showed a sharp melt fracture and the melt pressure increased even more to about 306 psi compared to unmodified Bionol 1020. At this point the experiment was discontinued and no samples could be collected at the 1.2% peroxide level. It is believed that the rapid characteristic change of HEMA grafted Bionol® 1020 at low monomer levels and higher peroxide levels is due to the complete crosslinking reaction. The reason why no crosslinking reaction was observed in PEG-MA grafted Bionol® 1040 on the Hake extruder was due to the following factors: (1) different extruders (including different axial shapes and residence times), (2) different polymers (1020 has a higher viscosity than 1040) It is thought to be due to one or more of (3) different monomers, and (4) most importantly lower peroxide levels. In reactive extrusion experiments with conventional bot polyethylene or polyethylene oxide, as the relative level of peroxide increased, the amount of crosslinking increased, resulting in an observed level of gel and melt fracture.

중합체, 단량체, 압출기 및 공정 조건의 상당한 차이는 하케 압출기 상에서 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040과 ZSK-30 압출기에서 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020의 비교를 어렵게 하였다. 그러나, 바이오놀(등록상표) 1020을 사용한 상기 일련의 실험에서 중요한 것은 반응성 압출 및 중합체 특성이하케 압출기 상에서 PLA, PHBV 또는 PBS를 사용한, 종래의 모든 생분해성 반응성 압출 실험과 상당히 상이하였다는 점이다.Significant differences in polymers, monomers, extruders, and process conditions made it difficult to compare PEG-MA grafted Bionol 1040 on a Hake extruder with HEMA grafted Bionol 1020 on a ZSK-30 extruder. . However, what is important in this series of experiments with Bionol® 1020 is that the reactive extrusion and polymer properties differ significantly from all conventional biodegradable reactive extrusion experiments using PLA, PHBV, or PBS on a Hake extruder. .

도 6은 하케 압출기 상에서 반응성 압출시킨 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040 및 미개질 바이오놀(등록상표) 1040의 양성자 NMR 스펙트럼의 비교를 나타낸다. 그라프팅된 PEG-MA 단량체의 특징적인 피크(CH3)가 1.0 ppm에서 관찰되었다. PEG-MA 그라프팅 수준은 PBS의 0.51 중량%인 것으로 측정되었다.FIG. 6 shows a comparison of proton NMR spectra of grafted Bionol 1040 and Unmodified Bionol 1040 reactively extruded on a Hake extruder. A characteristic peak (CH 3 ) of the grafted PEG-MA monomer was observed at 1.0 ppm. PEG-MA grafting level was determined to be 0.51% by weight of PBS.

용융 유변학을 미개질 바이오놀(등록상표) 1020 및 1040, 하케 압출기 상에서 개질된 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040, 및 ZSK-30 압출기에서 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020에 대해 조사하였다. 측정은 실험 섹션에서 기술한 절차에 따라 괴트페르트 모세관 레오미터 상에서 180℃에서 실시하였다.Melt rheology was performed on unmodified Bionol 1020 and 1040, PEG-MA grafted Bionol 1040 modified on a Hake extruder, and HEMA grafted Bionol on a ZSK-30 extruder. Investigation was made on 1020. Measurements were carried out at 180 ° C. on a Göptert capillary rheometer according to the procedure described in the experimental section.

도 7은 하케 압출기 상에서 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040 및 미개질 바이오놀(등록상표) 1040에 대한 용융 유변학 곡선을 나타낸다. 결과는 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040이 전체 전단 속도 범위에서 미개질 바이오놀(등록상표) 1040보다 더 낮은 용융 점도를 갖는다는 것을 나타낸다. 실제로, 첨가된 PEG-MA의 양이 4.5%에서 9%로 증가함에 따라, 용융 점도는 더욱 감소하였다. 이 결과는 PHBV 및 PLA 그라프팅의 결과와 유사하였다. PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040에서 관찰된, 첨가된 단량체의 양의 증가에 따른 용융 점도의 감소도 또한 종래 반응성 압출 작업에서 PEG-MA 그라프팅된 폴리프로필렌및 폴리에틸렌에서 관찰된 효과와 유사하였다.FIG. 7 shows melt rheological curves for PEG-MA grafted Bionol® 1040 and Unmodified Bionol® 1040 on a Hake extruder. The results show that PEG-MA grafted Bionol® 1040 has a lower melt viscosity than unmodified Bionol® 1040 in the entire shear rate range. Indeed, as the amount of PEG-MA added increased from 4.5% to 9%, the melt viscosity decreased further. This result was similar to that of PHBV and PLA grafting. The decrease in melt viscosity with increasing amount of monomer added, also observed in PEG-MA grafted Bionol 1040, was also observed in PEG-MA grafted polypropylene and polyethylene in conventional reactive extrusion operations. Similar to the effect.

도 8은 ZSK-30 압출기 상에서 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020 및 미개질 바이오놀(등록상표) 1020에 대한 용융 유변학 곡선을 나타낸다. 그라프팅된 재료의 용융 유변학 특성은 관찰된 반응성 압출 특성과 연관된다. 5% HEMA 샘플은 낮은 상대적인 퍼옥사이드 수준에서, 미개질 바이오놀(등록상표) 1020에 비해 약간 감소된 용융 점도를 나타낸다. 3% HEMA 샘플 모두는 미개질 바이오놀(등록상표) 1020에 비해 증가된 용융 점도를 나타낸다. 3% HEMA 샘플은 또한 퍼옥사이드 첨가 수준이 증가함에 따라, 바이오놀(등록상표) 1020 중합체의 가교로 인해 증가된 용융 점도를 나타내었다. 1.2%의 퍼옥사이드 첨가에서는 3% HEMA 샘플을 수집할 수 없었으며, 따라서 용융 유변학 데이터가 수집되지 않았다.8 shows melt rheological curves for HEMA grafted Bionol® 1020 and Unmodified Bionol® 1020 on a ZSK-30 extruder. The melt rheological properties of the grafted material are associated with the observed reactive extrusion properties. The 5% HEMA sample shows a slightly reduced melt viscosity compared to unmodified Bionol 1020 at low relative peroxide levels. All 3% HEMA samples show increased melt viscosity compared to unmodified Bionol 1020. The 3% HEMA sample also showed an increased melt viscosity due to crosslinking of the Bionol® 1020 polymer as the peroxide addition level increased. At 1.2% peroxide addition, 3% HEMA samples could not be collected and therefore no melt rheological data was collected.

표 6은 하케 압출기에서 생성된 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040 및 미개질 바이오놀(등록상표) 1040 샘플의 DSC 분석 데이터이다.Table 6 is DSC analysis data of PEG-MA grafted Bionol® 1040 and Unmodified Bionol® 1040 samples produced on a Hake extruder.

표 7은 ZSK-30 압출기에서 생성된 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020 및 미개질 바이오놀(등록상표) 1020 샘플에 대한 DSC 데이터를 나타낸다.Table 7 shows DSC data for HEMA grafted Bionol® 1020 and Unmodified Bionol® 1020 samples generated in a ZSK-30 extruder.

하케 압출기 상에서 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040은 미개질 바이오놀(등록상표) 1040에 비해 증가된 용융 피크를 나타내었다. 이 결과는 그라프팅된 중합체가 전형적으로 그라프팅시 용융 피크의 감소를 나타내었다는 점에서 뜻밖이다. 도 9는 미개질 바이오놀(등록상표) 1040 및 PEG-MA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1040에 대한 DSC 곡선 사이의 비교를 나타낸다.PEG-MA grafted Bionol® 1040 on the Hake extruder showed an increased melt peak compared to unmodified Bionol® 1040. This result is surprising in that the grafted polymer typically exhibited a decrease in the melting peak upon grafting. FIG. 9 shows a comparison between DSC curves for unmodified Bionol 1040 and PEG-MA grafted Bionol 1040.

ZSK-30 압출기 상에서 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020은 미개질 바이오놀(등록상표) 1020에 비해 용융 피크 및 용융 엔탈피 모두의 감소를 나타낸다. 도 10은 그라프팅되지 않은 바이오놀(등록상표) 1020 및 HEMA 그라프팅된 바이오놀(등록상표) 1020에 대한 DSC 곡선 사이의 비교를 나타낸다. 관찰된 열적 특성의 변화는 개질된 결정질 구조의 표지이었고, HEMA 그라프팅의 간접적인 표지이었다. 관찰된 용융 피크 및 용융 엔탈피의 감소는 HEMA 그라프팅된 PHBV 또는 종래의 HEMA 그라프팅된 폴리에스테르 작업과 같은 그라프팅된 중합체에서 보다 전형적이었다.HEMA grafted Bionol® 1020 on a ZSK-30 extruder shows a reduction in both melt peak and melt enthalpy compared to unmodified Bionol® 1020. 10 shows a comparison between DSC curves for ungrafted Bionol® 1020 and HEMA grafted Bionol® 1020. Changes in the observed thermal properties were labels of the modified crystalline structure and indirect labels of HEMA grafting. The observed melt peak and reduction in melt enthalpy were more typical in grafted polymers such as HEMA grafted PHBV or conventional HEMA grafted polyester operations.

<실시예 3><Example 3>

PCL과 HEMA의 반응성 압출Reactive Extrusion of PCL and HEMA

본 실시예는 그라프팅된 PCL을 제조하기 위한 반응성 압출 절차를 나타낸다. 상기 실시예 2에서와 동일한 ZSK-30 2-축 압출기를 사용하였다. 톤(등록상표) P-787 PCL을 20 파운드/시의 속도로 ZSK-30 2-축 압출기의 공급 통로에 공급하였다. HEMA는 0.36 파운드/시 (PCL 수지의 1.8 중량%)의 속도로 바렐 #5에 공급하였고, 루페르솔(등록상표) 101 퍼옥사이드는 0.03 파운드/시 (PLC 수지의 0.15 중량%)의 속도로 바렐 #6에 공급하였다. 축 속도는 300 rpm이었다.This example shows a reactive extrusion procedure for preparing grafted PCL. The same ZSK-30 two-screw extruder was used as in Example 2 above. Ton® P-787 PCL was fed to the feed passage of the ZSK-30 two-screw extruder at a rate of 20 pounds per hour. HEMA was fed to barrel # 5 at a rate of 0.36 lbs / hr (1.8 wt% of the PCL resin), and Lupersol® 101 peroxide at 0.03 lbs / hr (0.15 wt% of the PLC resin) It was supplied to barrel # 6. The axial speed was 300 rpm.

이 그라프팅 공정 동안 하기 온도가 기록되었다.The following temperatures were recorded during this grafting process.

용융 온도는 214℃이었다. 측정된 용융 압력은 422 psi이었다. 미반응 HEMA 단량체를 제거하기 위한 배기 포트 (바렐 #11)에서의 진공은 24.49 in Hg이었다. Melting temperature was 214 ° C. The melt pressure measured was 422 psi. The vacuum at the exhaust port (barrel # 11) to remove unreacted HEMA monomer was 24.49 in Hg.

생성된 그라프팅된 PCL을 수조에서 냉각시키고, 백색 펠렛으로 펠렛화하였다. 그라프팅된 PCL 스트랜드는 강하고 연성(ductile)이었다. 스트랜드 및 펠렛의 표면은 광택이 있었다.The resulting grafted PCL was cooled in a water bath and pelleted into white pellets. The grafted PCL strands were strong and ductile. The surface of the strands and pellets was glossy.

그라프팅된 PCL의 필름 캐스팅을 8-인치 필름 다이 (하케 제품)이 설치된, 실시예 1에 기술된 하케 2-축 압출기 상에서 실시하였다. 실온의 물로 냉각되는 냉각 롤로 필름을 냉각시켰다. 압출기는 각각 120℃, 130℃, 130℃, 140℃의 온도로 설정된 4개의 가열 대역을 가졌다. 축 속도는 40 rpm이었다. 그라프팅된 PCL을 압출기에 가득 공급하였다. 측정된 용융 온도는 136℃ 내지 137℃이었다. 용융 압력은 800 내지 1,100 psi 범위이었다. 두께가 약 1.5 밀인 얇은 필름이 얻어졌다. 그라프팅된 PCL의 필름은 강하고, 광택이 있고, 연성(ductile)이었다. 필름은 맑고 투명하였다. 그라프팅된 PCL 필름은 미개질 PCL로부터 제조된 불투명한 필름에 비해 필름 투명도가 크게 개선되었다.Film casting of grafted PCL was carried out on a Hake 2-axis extruder described in Example 1, equipped with an 8-inch film die (Hake product). The film was cooled with a chill roll cooled with water at room temperature. The extruder had four heating zones set at temperatures of 120 ° C, 130 ° C, 130 ° C and 140 ° C, respectively. The axial speed was 40 rpm. The grafted PCL was fed full to the extruder. The melt temperature measured was 136 ° C to 137 ° C. Melt pressure ranged from 800 to 1,100 psi. A thin film having a thickness of about 1.5 mils was obtained. The film of grafted PCL was strong, glossy, and ductile. The film was clear and transparent. The grafted PCL film has a significant improvement in film transparency compared to the opaque film made from unmodified PCL.

그라프팅된 PCL 용융물은 그라프팅되지 않은 PCL보다 더 점착성이 있어서, 핫 멜트 용도의 접착제로서의 가능성을 나타내었다.The grafted PCL melt is more tacky than the ungrafted PCL, showing the potential as an adhesive for hot melt applications.

<실시예 4><Example 4>

생분해성 중합체 및 수용성 중합체의 수 반응성 필름Water Reactive Films of Biodegradable Polymers and Water-Soluble Polymers

실시예 2에 기술된 ZSK-30 2-축 압출기를 사용하여 일련의 생분해성 중합체와 수용성 중합체의 블렌드를 제조하였다.A series of biodegradable and water soluble polymer blends were prepared using the ZSK-30 two-screw extruder described in Example 2.

제1 군의 실험에서는 바이오놀(등록상표) 1020 PBS를 생분해성 중합체로서 사용하였다. PVOH를 수용성 중합체로서 사용하였다.In the first group of experiments, Bionol® 1020 PBS was used as the biodegradable polymer. PVOH was used as the water soluble polymer.

PVOH (에어포일(Airfoil, 등록상표) 203, 에어 프로덕트스 (Air Products) 제품) 대조 샘플은 20 파운드/시의 속도로 압출하였다. 압출기 온도는 대역 1에서 110℃, 대역 2 및 3에서 150℃, 대역 4에서 160℃, 대역 5에서 170℃, 대역 6 및 7에서 180℃로 설정하였다. 용융 온도는 199℃이었다. 용융 압력은 197 psi이었다. 축 속도는 300 rpm이었다. 생성된 필름은 투명하고 수용성이었다.PVOH (Airfoil® 203, Air Products) control samples were extruded at a rate of 20 pounds per hour. The extruder temperature was set at 110 ° C. in zone 1, 150 ° C. in zones 2 and 3, 160 ° C. in zone 4, 170 ° C. in zone 5, and 180 ° C. in zones 6 and 7. Melting temperature was 199 ° C. Melt pressure was 197 psi. The axial speed was 300 rpm. The resulting film was transparent and water soluble.

상기한 대조 샘플과 동일한 조건을 사용하여 중합체 블렌드의 샘플을 압출하였다. 바이오놀(등록상표) 1020 PBS 및 에어볼(Airvol, 등록상표) 203 PVOH를 80 중량%의 PVOH와 20 중량%의 PBS의 블렌드가 생성되도록 2개의 중력식 공급기에서독립적으로 압출기에 공급하였다. 용융 압력은 174 psi이었다. 용융 온도는 199℃이었다. 압출된 스트랜드는 매끈하고 잘 성형되었다.Samples of the polymer blend were extruded using the same conditions as the control samples described above. Biool® 1020 PBS and Airvol® 203 PVOH were fed to the extruder independently in two gravity feeders to produce a blend of 80 wt% PVOH and 20 wt% PBS. Melt pressure was 174 psi. Melting temperature was 199 ° C. The extruded strands were smooth and well formed.

<실시예 5>Example 5

생분해성 중합체와 수용성 중합체의 수 반응성 필름Water Reactive Films of Biodegradable and Water-Soluble Polymers

PBS 및 PVOH를 70 중량%의 PVOH와 30 중량%의 PBS의 블렌드가 생성되게 하는 속도로 공급한 것을 제외하곤, 상기 실시예 4에서와 동일한 절차를 따랐다. 용융 압력은 192 psi이었다. 용융 온도는 198℃이었다. 압출된 스트랜드는 매끈하고 잘 성형되었다.The same procedure was followed as in Example 4 above, except that PBS and PVOH were fed at a rate that resulted in a blend of 70 wt% PVOH and 30 wt% PBS. Melt pressure was 192 psi. Melting temperature was 198 ° C. The extruded strands were smooth and well formed.

<실시예 6><Example 6>

생분해성 중합체와 수용성 중합체의 수 반응성 필름Water Reactive Films of Biodegradable and Water-Soluble Polymers

PBS 및 PVOH를 60 중량%의 PVOH 및 40 중량%의 PBS의 블렌드가 생성되게 하는 속도로 공급한 것을 제외하곤, 상기 실시예 4에서와 동일한 절차를 따랐다. 용융 압력은 202 psi이었다. 용융 온도는 197℃이었다. 압출된 스트랜드는 매끈하고 잘 성형되었다. 이어서, 압출된 중합체의 스트랜드를 펠렛으로 전환하였다.The same procedure was followed as in Example 4 above, except that PBS and PVOH were fed at a rate that resulted in a blend of 60 wt% PVOH and 40 wt% PBS. Melt pressure was 202 psi. Melting temperature was 197 ° C. The extruded strands were smooth and well formed. The strand of extruded polymer was then converted to pellets.

<실시예 7><Example 7>

PVOH 및 PBS를 포함하는 블렌드로부터 제조된 필름Films made from blends comprising PVOH and PBS

실시예 4 내지 6에서 제조한 펠렛을 실시예 1에 기술된 것과 같은 하케 2-축 압출기를 사용한 용융 압출 캐스팅 공정에 의해 필름으로 제조하였다. 압출기의 4개 대역의 온도는 170℃, 180℃, 180℃ 및 190℃로 설정하였다. 축 속도는 100 rpm이었다. 생성된 필름의 두께는 1 밀이었다.The pellets prepared in Examples 4-6 were made into films by melt extrusion casting process using a Hake two-axis extruder as described in Example 1. The temperatures in the four zones of the extruder were set at 170 ° C, 180 ° C, 180 ° C and 190 ° C. The axial speed was 100 rpm. The thickness of the resulting film was 1 mil.

실시예 4의 펠렛으로부터 생성된 필름은 22℃의 수 중에서 2분 이내에 수분산성이었다. 실시예 5의 펠렛을 사용하여 제조한 필름은 22℃의 수 중에서 2분 이내에 수분산성이었다. 실시예 6의 펠렛을 사용하여 제조한 필름은 22℃의 수 중에서 2분 이내에 수분산성이었다.The film produced from the pellets of Example 4 was water dispersible within 2 minutes in water at 22 ° C. The film produced using the pellets of Example 5 was water dispersible within 2 minutes in water at 22 ° C. The film produced using the pellets of Example 6 was water dispersible within 2 minutes in water at 22 ° C.

<실시예 8><Example 8>

개질된 생분해성 중합체 및 개질된 수용성 중합체의 블렌드Blends of Modified Biodegradable Polymers and Modified Water Soluble Polymers

상기 실시예 2에서 기술한 것과 동일한 ZSK-30 2-축 압출기를 하기 실시예에 사용하였다. 2개의 중력식 공급기를 사용하여 2종의 상이한 중합체를 동시에 압출기의 공급 통로로 공급하였다. PCL 및 상표명이 NS 70-4442인 내셔널 스타치 앤드 케미칼 캄파니 (National Starch and Chemical Co., 미국 뉴저지주 브릿지워터)로부터의 수용성 중합체를 공급하였다. NS 70-4442는 수용성 술폰화 폴리에스테르 중합체이었다. PCL을 16 파운드/시의 공급 속도로 압출기에 공급하였고, NS 70-4442를 4 파운드/시의 속도로 공급하였다. 이 공급 속도에서 PCL:NS 70-4442의 비율은 중량 기준으로 80:20이 되었다. HEMA를 엘덱스 펌프를 사용하여 약 0.4 파운드/시의 속도로 바렐 #5에 주입하였다. 루페르솔(등록상표) 101을 엘덱스 펌프를 사용하여 0.032 파운드/시의 속도로 바렐 #6에 주입하였다. 축 속도는 300 rpm이었다. 온도는 하기와 같았다.The same ZSK-30 two-screw extruder as described in Example 2 above was used in the examples below. Two different feeders were used to feed two different polymers simultaneously into the feed passage of the extruder. Water-soluble polymers were supplied from PCL and National Starch and Chemical Co., Bridgewater, NJ, under the trade name NS 70-4442. NS 70-4442 was a water soluble sulfonated polyester polymer. PCL was fed to the extruder at a feed rate of 16 pounds per hour and NS 70-4442 was fed at a rate of 4 pounds per hour. At this feed rate the ratio PCL: NS 70-4442 was 80:20 by weight. HEMA was injected into barrel # 5 using an Eldex pump at a rate of about 0.4 pounds per hour. Lupersol® 101 was injected into barrel # 6 at an rate of 0.032 pounds per hour using an Eldex pump. The axial speed was 300 rpm. The temperature was as follows.

측정된 용융 온도는 209℃이었다. 용융 압력은 258 psi이었다. 스트랜드를팬 냉각 컨베이어 벨트 상에서 냉각시킨 후 펠렛화하였다. 스트랜드 및 펠렛은 표면이 매끈하였다.The melt temperature measured was 209 ° C. Melt pressure was 258 psi. The strand was cooled on a fan cooling conveyor belt and then pelletized. The strands and pellets were smooth on the surface.

상기한 하케 2-축 압출기 상에서 펠렛으로부터 캐스트 필름을 제조하였다. 필름은 수 감응성, 즉, 감소된 경도, 증가된 변형성 및 연성(softness)을 나타내었다.Cast films were prepared from pellets on the Hake two-screw extruder described above. The film exhibited water sensitivity, ie reduced hardness, increased deformation and softness.

<실시예 9>Example 9

개질된 생분해성 중합체 및 개질된 수용성 중합체의 블렌드Blends of Modified Biodegradable Polymers and Modified Water Soluble Polymers

PCL의 공급 속도를 18 파운드/시로, NS 70-4442의 공급 속도를 12 파운드/시로 하여 생성된 PCL:NS 70-4442의 비율이 중량 기준으로 60:40이 되게 한 것을 제외하곤, 상기 실시예 8에서 기술한 것과 동일한 절차를 따랐다. 온도는 하기와 같았다.The above example, except that the ratio of PCL: NS 70-4442 produced at a feed rate of PCL of 18 pounds per hour and NS 70-4442 of 12 pounds per hour was 60:40 by weight. The same procedure as described in 8 was followed. The temperature was as follows.

용융 온도는 210℃이었다. 용융 압력은 158 psi이었다. 블렌딩된 조성물로부터 제조된 필름은 수 감응성이었다. 블렌드 중의 NS 70-4442의 양을 증가시킴으로써 필름의 수 감응성을 개선하여, 필름이 수 분산성 또는 수 붕해성이 되게 할 수 있었다.Melting temperature was 210 ° C. Melt pressure was 158 psi. Films made from the blended compositions were water sensitive. Increasing the amount of NS 70-4442 in the blend could improve the water sensitivity of the film, making the film water dispersible or water disintegratable.

<실시예 10><Example 10>

폴리락타이드 (PLA)는 알드리치 케미칼 캄파니의 카탈로그 # 43232-6이었다. 폴리(부틸렌) 숙시네이트 (PBS)는 쇼와 하이폴리머 캄파니로부터 바이오놀(등록상표) 1020이라는 상표명으로 공급되었다. 폴리비닐 알코올 (PVOH)는 니폰 고세이 (Nippon Gohsei)로부터 에코마티(Ecomaty, 등록상표) AX10000이라는 상표명으로 공급되었다.Polylactide (PLA) was Catalog # 43232-6 from Aldrich Chemical Company. Poly (butylene) succinate (PBS) was supplied under the trade name Bionol 1020 from Showa High Polymer Company. Polyvinyl alcohol (PVOH) was supplied by Nippon Gohsei under the trade name Ecomaty® AX10000.

2-히드록시에틸 메타크릴레이트로 그라프팅된 PLA를 사용하였다. 그라프팅된 PLA는 워너 앤드 플라이데러 ZSK-30 2-축 압출기 상에서의 반응성 압출로 생성하였다. 그라프팅된 PLA를 제조하기 위한 절차는 상기 실시예에서 기술하였다.PLA grafted with 2-hydroxyethyl methacrylate was used. The grafted PLA was produced by reactive extrusion on a Warner and Flyderer ZSK-30 two-axis extruder. The procedure for preparing the grafted PLA was described in the above examples.

모두 알드리치 케미칼 캄파니에 의해 제공되는, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 (HEMA) 및 분자량 246 g/몰의 폴리에틸렌 글리콜 에틸 에테르 메타크릴레이트 (PEG-MA)를 반응성 극성 비닐 단량체로서 사용하였다. 사용된 퍼옥사이드 개시제는 아토켐에 의해 제공되는 루페르솔(등록상표) 101이었다.2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and polyethylene glycol ethyl ether methacrylate (PEG-MA) of molecular weight 246 g / mol, all provided by Aldrich Chemical Company, were used as reactive polar vinyl monomers. The peroxide initiator used was lupersol® 101 provided by Atochem.

레오믹스(Rheomix, 등록상표) 600 2롤러 혼합기 (하케에 의해 제작됨)를 사용하여 블렌드를 생성하였다. 혼합기는 각각 전방 플레이트, 혼합 챔버 및 후방 플레이트를 위한 3개의 가열 대역이 있었다. 대역의 온도, 축 속도 및 혼합 시간은 컴퓨터로 제어되었다.Blends were created using a Rheomix® 600 two-roller mixer (manufactured by Hake). The mixer had three heating zones for the front plate, mixing chamber and back plate, respectively. The temperature, axis speed, and mixing time of the zones were computer controlled.

하케 혼합기에서의 전형적인 중합체 블렌딩 실험은 하기와 같이 수행하였다. 혼합기를 180℃로 예열하였다. 특정량의 PLA 또는 그라프팅된 PLA 및 PVOH를 혼합기에 첨가하고 재료를 150 rpm의 축 속도로 5분 동안 혼합하였다. 5분 후, 용융물을 혼합기에서 꺼내어 공기 중에서 냉각시켰다.Typical polymer blending experiments in a Hake mixer were performed as follows. The mixer was preheated to 180 ° C. A certain amount of PLA or grafted PLA and PVOH was added to the mixer and the materials were mixed for 5 minutes at an axial speed of 150 rpm. After 5 minutes, the melt was taken out of the mixer and cooled in air.

또한, 바렐이 3개이고 가공 길이가 300 mm인 TW-100 2-축 압출기 (하케에 의해 제작됨)를 사용하여 블렌드를 생성하였다. 기기는 통상적으로 제조된 역회전원뿔형 2-축을 가졌다. 공급 구역은 가열되지 않고 물로 냉각되었다. 압출기는 공급 구역에서 다이 방향으로 대역 1, 대역 2 및 대역 3으로 명명된 3개의 가열 구역을 가졌다. 다이는 대역 4로 명명하였다. 다이는 10 mm 만큼 이격된 직경 3 mm의 개구 2개를 가졌다.The blend was also produced using a TW-100 two-axis extruder (manufactured by Hake) with three barrels and a processing length of 300 mm. The instrument had a conventionally manufactured reverse cone-shaped 2-axis. The feed zone was not heated but cooled with water. The extruder had three heating zones named zone 1, zone 2 and zone 3 in the die direction in the feed zone. The die was named band 4. The die had two openings of diameter 3 mm spaced by 10 mm.

하케 압출기 상에서 전형적인 중합체 블렌딩 실험은 하기와 같이 수행하였다. 가열 대역을 170℃, 180℃, 180℃로 예열하였다. 압출기를 150 rpm으로 설정하였다. PLA 또는 그라프팅된 PLA의 펠렛을 PVOH의 펠렛과 특정한 비율로 혼합하였다. 수지 펠렛의 혼합물을 연속적으로 2회 냉각시키고, 2회 펠렛화하였다.Typical polymer blending experiments on a Hake extruder were performed as follows. The heating zones were preheated to 170 ° C, 180 ° C and 180 ° C. The extruder was set at 150 rpm. Pellets of PLA or grafted PLA were mixed with pellets of PVOH in a certain proportion. The mixture of resin pellets was cooled twice in succession and pelletized twice.

2-단계 방법에 대조적으로, 오로지 한번의 압출 통과를 사용하는, 수세처리할 수 있는 생분해성 중합체 개발을 위한 신규 방법이 개발되었다. 이 방법은 반응성 블렌딩으로 불린다. 반응성 블렌딩 방법에서는, 생분해성 중합체 및 수용성 중합체를 극성 단량체로 반응성 그라프팅시키면서 블렌딩한다. 압출기의 말단에서, 용융물을 압출하고, 냉각시키고, 펠렛화한다.In contrast to the two-step process, new methods have been developed for the development of flushable biodegradable polymers using only one extrusion pass. This method is called reactive blending. In the reactive blending method, biodegradable polymers and water soluble polymers are blended with reactive grafting with polar monomers. At the end of the extruder, the melt is extruded, cooled and pelletized.

반응성 블렌드는 몇몇 미반응 생성물 및 반응된 생성물 중 하나 이상을 함유할 가능성이 있다. 미반응 생분해성 중합체 및 수용성 중합체의 일부분은 최종 반응성 블렌드 중에 잔존할 수 있다. 그라프팅된 생분해성 중합체 및 수용성 중합체는 반응성 블렌드에서 가능한 반응 생성물이다. 또한, 반응성 블렌드는 반응에 의해 연결된 일부 생분해성 중합체 및 수용성 중합체를 함유할 수 있으며, 이것은 신규한 물질 조성물이다.Reactive blends are likely to contain one or more of some unreacted and reacted products. Some of the unreacted biodegradable polymer and water soluble polymer may remain in the final reactive blend. The grafted biodegradable polymers and water soluble polymers are possible reaction products in reactive blends. In addition, the reactive blend may contain some biodegradable polymers and water soluble polymers connected by reaction, which are novel material compositions.

2-단계 공정에 비해, 1-단계의 반응성 블렌딩 공정은 여러가지 이점 및 유익을 제공한다. 1-단계의 반응성 블렌딩 공정은 1) 오로지 한번만의 압출, 냉각 및 펠렛화 사이클이 필요하므로 보다 저가의 공정이고, 2) 압출 통과가 1회 더 적으므로 중합체 분해가 감소되고, 3) 생성된 블렌드의 품질 및 중합체 블렌드 조성의 변동이 보다 작다.Compared to the two-step process, the one-step reactive blending process provides several advantages and benefits. The one-stage reactive blending process is 1) a lower cost process since it requires only one extrusion, cooling and pelleting cycle, 2) one less extrusion pass reduces polymer degradation, and 3) the resulting blend. The variation in the quality and the polymer blend composition is smaller.

상기한 하케 TW-100 2-축 압출기에서 반응성 블렌딩을 실시하였다. 하케 압출기 상에서의 전형적인 반응성 블렌딩 실험은 하기와 같이 수행하였다. 가열 대역을 160℃, 180℃, 180℃, 190℃로 예열하였다. 압출기를 150 rpm으로 설정하였다. PBS의 펠렛을 PEO의 펠렛과 특정한 비율로 혼합하였다. 수지 펠렛의 혼합물을 부피식 공급기를 사용하여 5 파운드/시의 처리량으로 하케 압출기에 공급하였다. PEG-MA는 5 파운드/시로 공급 구역에 첨가하였고, 루페르솔(등록상표) 101은 0.025 파운드/시로 공급 구역에 첨가하였다. PEG-MA 및 루페르솔(등록상표) 101을 첨가한 후, 토크가 감소하였고 이어서 안정화되었다. 공정을 평형에 도달하게 하고, 압출된 스트랜드를 공기 중에서 냉각시키고 펠렛화하였다.Reactive blending was performed on the aforementioned Hake TW-100 two-screw extruder. Typical reactive blending experiments on a Hake extruder were performed as follows. The heating zone was preheated to 160 ° C, 180 ° C, 180 ° C, 190 ° C. The extruder was set at 150 rpm. Pellets of PBS were mixed with pellets of PEO in a certain proportion. The mixture of resin pellets was fed to a Hake extruder at a throughput of 5 pounds per hour using a volumetric feeder. PEG-MA was added to the feed zone at 5 pounds per hour and lupersol® 101 was added to the feed zone at 0.025 pounds per hour. After the addition of PEG-MA and Lupersol® 101, the torque decreased and then stabilized. The process was allowed to equilibrate and the extruded strands were cooled in air and pelletized.

2-스트랜드 다이 대신 4-인치 또는 8-인치 슬릿(slit) 다이를 사용한 것을 제외하곤, 상기와 같은 하케 압출기를 사용하여, PBS 및 PEO와 PEG-MA의 반응성 블렌드를 얇은 필름으로 전환시켰다. 15 내지 20℃로 유지시킨 냉각된 외인드-업 롤을 사용하여 필름을 수집하였다. 다이 갭(gap), 축 속도 및 와인드-업 속도를 조정하여 필름 가공 및 필름 두께를 최적화시켰다.Reactive blends of PBS and PEO with PEG-MA were converted to thin films using the same Hake extruder, except that 4-inch or 8-inch slit dies were used instead of 2-strand dies. The film was collected using a cooled outer-up roll maintained at 15-20 ° C. Die gap, axial speed and wind-up speed were adjusted to optimize film processing and film thickness.

전형적인 필름-전화 작업을 하케 압출기 상에서 하기와 같이 실시하였다. 선택된 반응성 블렌드 펠렛을 공급 구역에 가득 공급하였다. 4개의 가열 대역의온도 프로파일은 170℃, 180℃, 180℃ 및 190℃이었다. 다이에서의 용융 온도는 195℃이었다. 축 속도는 30 rpm이었다. 와인드-업 속도는 최대값의 70%이었다. 공정 조건을 조정하여 두께가 약 4 밀인 필름을 생성하였다. 공정을 안정화시키고 필름을 수집하였다.Typical film-phone work was carried out on a Hake extruder as follows. The selected reactive blend pellets were fed to the feed zone full. The temperature profiles of the four heating zones were 170 ° C, 180 ° C, 180 ° C and 190 ° C. The melting temperature at the die was 195 ° C. The axial speed was 30 rpm. The wind-up rate was 70% of maximum. Process conditions were adjusted to produce a film having a thickness of about 4 mils. The process was stabilized and the film collected.

건조 인장 시험을 신테크(syntech) 1/D 인장 시험기 상에서 하기 조건 하에, 즉, 게이지 길이 30 mm, 크로스헤드 속도 4 mm, 독본(dogbone) 샘플의 좁은 폭 3.18 mm에서 수행하였다. 시험 동안 필름을 수중에 침지시킨 것을 제외하곤, 신테크 1/D 인장 시험기에서 동일 조건 하에 습윤 인장 시험을 또한 실시하였다. 수 탱크를 습윤 인장 시험에 사용하였다. 최대 응력, %변형-대-파괴, 에너지-대-파괴 (응력 대 변형 곡선의 하부 면적), 및 모듈러스를 각 필름 시험에 대해 계산하고, 건조 시험에 대한 습윤 시험의 인장 특성의 %손실을 측정하였다.Dry tensile tests were performed on the syntech 1 / D tensile tester under the following conditions: gauge length 30 mm, crosshead speed 4 mm, narrow width 3.18 mm of dogbone samples. A wet tensile test was also conducted under the same conditions on a Syntec 1 / D Tensile Tester, except that the film was immersed in water during the test. A water tank was used for the wet tensile test. Maximum stress, percent strain-to-destruction, energy-to-destruction (bottom area of the stress versus strain curve), and modulus are calculated for each film test and the percent loss of tensile properties of the wet test for the dry test is measured. It was.

DSC를 TA 인스트루먼트스(TA Instruments) DSC 2910 상에서 수행하였다. 각 시험을 위해 10 내지 15 mg의 필름 샘플을 사용하였다. 각 시험을 위해 다음 방법을 따랐다. (1) -20℃에서 평형화, (2) 1분 동안 등온, (3) 20℃/분으로 200℃까지 램프(ramp), (4) 30℃/분으로 30℃까지 램프.DSC was performed on a TA Instruments DSC 2910. 10-15 mg of film samples were used for each test. For each test, the following method was followed. (1) equilibrate at -20 ° C, (2) isothermal for 1 minute, (3) ramp to 200 ° C at 20 ° C / min, (4) ramp to 30 ° C at 30 ° C / min.

용융 유변학 시험을 30/1 mm L/D 다이가 있는 괴트페르트 레오그래프 2003 상에서 195℃ (대부분의 필름-전환 작업에서 관찰된 용융 온도)에서 수행하였다. 각 재료의 겉보기 용융 점도를 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 초-1의 겉보기 전단 속도에서 측정하였다. 겉보기 점도 대 겉보기 전단 속도의 유변학 곡선을 각 재료에 대해 플롯팅하였다.Melt rheological tests were performed at 195 ° C. (melt temperature observed in most film-conversion operations) on a Götpert Leograph 2003 with a 30/1 mm L / D die. The apparent melt viscosity of each material was measured at an apparent shear rate of 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 sec-1. Rheological curves of apparent viscosity versus apparent shear rate were plotted for each material.

PBS/PEO의 물리적 블렌드 및 반응성 블렌드의 습윤 인장 특성을 시험하고, 건조 인상 특성과 비교하였다. 표 8 및 9는 각각 20/80, 30/70 및 40/60의 물리적 블렌드 및 반응성 블렌드 필름의 건조 및 습윤 인장 특성을 나타낸다. 변형, 강도, 인성 및 강성도에 대하여 건조 시험에 대한 습윤 시험에서의 인장 특성의 %손실을 기록하였다. 50/50 및 60/40 블렌드는 수 감응성이나, 수 중에서 인장 특성이 크게 손실되지 않았기 때문에 포함시키지 않았다.The wet tensile properties of the physical and reactive blends of PBS / PEO were tested and compared to the dry pull properties. Tables 8 and 9 show the dry and wet tensile properties of the physical blends and reactive blend films of 20/80, 30/70 and 40/60, respectively. The percent loss of tensile properties in the wet test for the dry test was recorded for strain, strength, toughness and stiffness. 50/50 and 60/40 blends were not included because they were water sensitive but did not significantly lose their tensile properties in water.

20/80 및 30/70 조성물에서, 반응성 블렌드는 물리적 블렌드에 비해 건조 시험에 대한 습윤 시험에서의 인장 특성의 %손실이 보다 컸으며, 이는 수세처리할 수 있는 적용을 위해 매우 바람직하였다. 건조 시험에 대한 습윤 시험에서의 인장 특성의 상대적인 손실은 반응성 블렌드 필름에서 명백하게 증가되었다.In the 20/80 and 30/70 compositions, the reactive blends had a greater% loss of tensile properties in the wet test for the dry test compared to the physical blend, which was highly desirable for washable applications. The relative loss of tensile properties in the wet test to the dry test was clearly increased in the reactive blend film.

놀랍게도, 40/60 PBS/PEO의 물리적 블렌드 및 반응성 블렌드는 증가된 %변형 대 파괴를 나타내었다. 또한, 30/70 PBS/PEO의 물리적 블렌드는 %변형 대 파괴의 증가를 나타내었다. 실제로, 이들 블렌드를 물에 노출시켰을 때, 필름은 다소 탄성체적 특성을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 관찰은 다른 중합체계의 유사한 블렌드는 항상 대부분의 수용성 성분이 물에 용해된 후에 인장 특성의 감소를 나타내었다는 점에서 놀라웠다. PEO의 수화로 인한 가소 효과, PBS/PEO의 물리적 및 반응성 블렌드의 독특한 "층화된" 모폴로지, 및 PBS 및 PEO 사이의 상호작용이 이들 블렌드의 독특한 습윤 인장 특성에 기여한 것이 분명하다. 반응성 블렌드의 탄성체적 특성은 수세처리할 수 있는 동시에, 맞음성을 개선하기 위한 개스킷(gasket)으로서의 개발의 가능성을 또한 보여준다.Surprisingly, the physical and reactive blends of 40/60 PBS / PEO showed increased percent strain versus fracture. In addition, the physical blend of 30/70 PBS / PEO showed an increase in percent strain versus fracture. Indeed, when these blends were exposed to water, the films appeared to have somewhat elastomeric properties. This observation was surprising in that similar blends of other polymer systems always showed a decrease in tensile properties after most water soluble components were dissolved in water. It is evident that the plasticizing effect due to the hydration of PEO, the unique "layered" morphology of the physical and reactive blends of PBS / PEO, and the interaction between PBS and PEO contributed to the unique wet tensile properties of these blends. The elastomeric properties of the reactive blends also show the potential for development as a gasket to improve flush fit while being able to flush.

도 11 및 12는 60/40 PBS/PEO의 물리적 및 반응성 블렌드 필름의 파단면의 위상학적 모폴로지의 SEM (주사전자현미경) 영상을 나타낸다. 도 11에서, 물리적 블렌드에서 2상 미세구조가 관찰되었다. PBS 연속상 및 PEO 분산상 사이의 접착은 두 상의 경계면에서 PBS로부터 잡아당겨 빠져나온 PEO 입자에 의해 남겨진 구멍의 존재에서 나타나듯이 매우 불량하다. 도 12에서, PBS 및 PEO의 상용성은 반응성 블렌드의 경우에 급격히 개선되었다. 실제로, 반응성 블렌드 필름의 SEM 사진에서는 제2 상이 보이지 않는다. 이 관찰은 반응성 블렌딩 시의 높은 상용성, 또는 가능하게는 PBS 및 PEO의 균일한 혼화성을 제시한다.11 and 12 show SEM (scanning electron microscope) images of the topological morphology of the fracture surface of the physical and reactive blend films of 60/40 PBS / PEO. In FIG. 11, two-phase microstructure was observed in the physical blend. The adhesion between the PBS continuous phase and the PEO dispersed phase is very poor, as shown by the presence of holes left by PEO particles pulled out of PBS at the interface of the two phases. In FIG. 12, the compatibility of PBS and PEO was dramatically improved in the case of reactive blends. In fact, the second image is not visible in the SEM photograph of the reactive blend film. This observation suggests high compatibility in reactive blending, or possibly even miscibility of PBS and PEO.

반응성 블렌딩에 의한 블렌드 상용성의 관찰된 개선은 BEI (후방산란 전자 촬영술)에 의한 60/40 PBS/PEO의 물리적 및 반응성 블렌드 필름의 동일한 파단면의 조성 분석(mapping)에 의해 더욱 지지된다. BEI 영상을 도 13 및 14에 나타내었다. 평균 원자번호가 보다 높은 상인 PBS 상은 사진 상에서 보다 밝은 영상을 나타낸다. PEO 상은 평균 원자번호가 보다 낮으며, 보다 어두운 상으로 나타난다. 도 13에서, 분산된 PEO 상은 물리적 블렌드 필름을 전체에서 쉽게 관찰되었으며, 크기는 1 내지 3 마이크론의 범위이었다. 그러나, 도 14는 (PEO가 블렌드의 40%임에도 불구하고) 반응성 블렌드 필름의 영상의 총 면적의 95%를 넘는 면적에서 PEO 상이 관찰되지 않았다. 단지, PEO로 인한 것일 수 있는 몇몇 어두운 입자가 영상에서 관찰되었다.The observed improvement in blend compatibility by reactive blending is further supported by the compositional mapping of the same fracture surface of the physical and reactive blend films of 60/40 PBS / PEO by BEI (backscatter electron imaging). BEI images are shown in FIGS. 13 and 14. The PBS phase, which has a higher average atomic number, shows a brighter image on the photograph. PEO phases have lower average atomic numbers and appear darker phases. In FIG. 13, the dispersed PEO phase was easily observed throughout the physical blend film, with sizes ranging from 1 to 3 microns. However, in FIG. 14, no PEO phase was observed in an area greater than 95% of the total area of the image of the reactive blend film (although PEO is 40% of the blend). Only some dark particles that could be due to PEO were observed in the image.

시차주사열량계 (DSC)에 의한 PBS/PEO의 물리적 및 반응성 블렌드의 열적 특성의 분석은 다음 절차를 사용하여 실시하였다. DSC를 TA 인스트루먼트스 DSC 2910 상에서 수행하였다. 각 시험을 위해 10 내지 15 mg의 필름 샘플을 사용하였다. 각 시험을 위해 다음 방법을 따랐다. (1) -20℃에서 평형화, (2) 1분 동안 등온, (3) 20℃/분으로 200℃까지 램프, (4) 30℃/분으로 30℃까지 램프. 표 10은 DSC 분석의 데이터를 나타낸다.Analysis of the thermal properties of the physical and reactive blends of PBS / PEO by differential scanning calorimetry (DSC) was performed using the following procedure. DSC was performed on a TA Instruments DSC 2910. 10-15 mg of film samples were used for each test. For each test, the following method was followed. (1) equilibrate at -20 ° C, (2) isothermal for 1 minute, (3) ramp to 200 ° C at 20 ° C / min, and (4) ramp to 30 ° C at 30 ° C / min. Table 10 shows the data of DSC analysis.

반응성 블렌드의 경우, 용융 피크(Tm) 및 용융 엔탈피 (ΔH) 모두가 동일한 질량비의 물리적 블렌드에 비해 감소한 것이 관찰되었다. 또한, PBS/PEO 반응성 블렌드의 PEO 상의 용융 피크는 블렌드 중의 PEO 함량이 증가함에 따라 감소한 것이 관찰되었다. 관찰된 열적 특성의 변화는 개질된 결정질 구조의 표지이었고, 그라프팅의 간접적인 표지이었다.In the case of reactive blends, it was observed that both the melt peak (T m ) and the melt enthalpy (ΔH) decreased compared to the physical blends of the same mass ratio. It was also observed that the melt peak on the PEO of the PBS / PEO reactive blend decreased with increasing PEO content in the blend. Changes in the observed thermal properties were labels of the modified crystalline structure and indirect labels of grafting.

도 15는 블렌드 중의 %PEO가 증가함에 따라 PBS/PEO 반응성 블렌드의 PEO 상의 Tm이 감소되었음을 나타낸다. 도 16은 블렌드 중의 %PEO가 증가함에 따른 반응성 블렌드의 PEO 상의 Tm의 변화 (ΔTm)가 물리적 블렌드에 비해 증가하였음을 나타낸다.15 shows that the T m on the PEO of the PBS / PEO reactive blend decreased as% PEO in the blend increased. 16 shows that the% PEO blend increased reactivity of T change (ΔT m) in m on the PEO in the blend resulting from the hayeoteum increased compared to the physical blend.

도 17은 30/70 PBS/PEO의 물리적 블렌드 및 반응성 블렌드의 DSC 곡선 사이의 비교를 나타낸다. 두 곡선 모두 2개의 특징적인 용융 피크를 나타낸다. 첫번째는 PEO의 용융 피크이고, 두번째는 PBS의 용융 피크이다. 곡선은 PEO 및 PBS 성분에 대한 Tm및 ΔH가 감소하였음을 나타낸다.17 shows a comparison between the physical blend of 30/70 PBS / PEO and the DSC curve of the reactive blend. Both curves show two characteristic melting peaks. The first is the melting peak of PEO and the second is the melting peak of PBS. The curve shows a decrease in T m and ΔH for the PEO and PBS components.

PBS/PEO의 물리적 및 반응성 블렌드에 대한 용융 유변학을 괴트페르트 모세관 레오미터 상에서 195℃에서 하기 절차를 사용하여 조사하였다. 용융 유변학 시험은 30/1 mm L/D 다이가 있는 괴트페르트 레오그래프 2003 상에서 195℃ (대부분의 필름-전환 작업시 관찰된 용융 온도임)에서 수행하였다. 각 재료의 겉보기 용융 점도를 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 초-1의 겉보기 전단 속도에서 측정하였다. 겉보기 점도 대 겉보기 전단 속도의 유변학 곡선을 각 재료에 대해 플롯팅하였다.Melt rheology for the physical and reactive blends of PBS / PEO was investigated using the following procedure at 195 ° C. on a Götpert capillary rheometer. Melt rheological tests were performed at 195 ° C. (which is the melting temperature observed in most film-conversion operations) on a Göptert Leograph 2003 with a 30/1 mm L / D die. The apparent melt viscosity of each material was measured at an apparent shear rate of 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 sec-1. Rheological curves of apparent viscosity versus apparent shear rate were plotted for each material.

도 18은 20/80 및 60/40 PBS/PEO의 물리적 및 반응성 블렌드의 용융 유변학 곡선 뿐만 아니라, PBS 단독의 용융 유변학 곡선을 나타낸다. 결과는 물리적 블렌드가 전체 전단 속도 범위에서 반응성 블렌드보다 더 높은 용융 점도를 갖는다는 것을 나타낸다. 또한, PBS의 양이 보다 클수록, 용융 점도는 물리적 및 반응성 블렌드 모두에서 감소하였다. 반응성 블렌드의 용융 점도의 관찰된 감소는 그라프팅된 PEG-MA 및 미반응 PEG-MA의 윤활 효과, 및 분자량의 감소 및 반응성 블렌딩으로 인한 개선된 상용성으로 인한 것으로 생각되었다. 용융 점도의 감소는 PEG-MA와의 반응성 블렌딩으로 인한 PBS 및(또는) PEO의 화학적 개질의 간접적인 지표이었다. PBS 조성의 증가에 따른 용융 점도의 감소는 PBS의 점도가 PEO보다 더 낮기 때문인 것으로 생각되었다. 반응성 블렌드의 낮은 용융 점도로 인해, PBS/PEO 반응성 블렌드의 추가적인 적용을 위해 섬유-방사가 가능하다.18 shows the melt rheological curves of the physical and reactive blends of 20/80 and 60/40 PBS / PEO, as well as the melt rheological curves of PBS alone. The results indicate that the physical blend has a higher melt viscosity than the reactive blend in the entire shear rate range. Also, the greater the amount of PBS, the lower the melt viscosity in both the physical and reactive blends. The observed decrease in melt viscosity of the reactive blend was thought to be due to the lubricating effects of grafted PEG-MA and unreacted PEG-MA, and improved compatibility due to reduced molecular weight and reactive blending. The decrease in melt viscosity was an indirect indicator of chemical modification of PBS and / or PEO due to reactive blending with PEG-MA. The decrease in melt viscosity with increasing PBS composition was thought to be due to the lower viscosity of PBS than PEO. Due to the low melt viscosity of the reactive blend, fiber-spinning is possible for further application of the PBS / PEO reactive blend.

<실시예 11><Example 11>

실시예 1에서 나타낸 바와 같이, 연속적인 반응성 압출 공정에 의한, HEMA를 사용한 PHBV의 그라프팅은 그라프팅된 PHBV가 충분한 속도로 고화되거나 결정화되지 않았기 때문에 실용성이 없었다. 다음 실시예는 그라프팅된 PHBV를 연속 반응성 압출 공정에 의해 생성될 수 있도록 그라프팅된 PHBV를 개질하는 방법을 보여준다.As shown in Example 1, the grafting of PHBV with HEMA by a continuous reactive extrusion process was not practical because the grafted PHBV did not solidify or crystallize at a sufficient rate. The following example shows how to modify the grafted PHBV so that the grafted PHBV can be produced by a continuous reactive extrusion process.

실시예 1과 동일한 하케 반대-회전 2-축 압출기를 사용하였다. 4개의 온도 대역을 각각 170℃, 200℃, 190℃ 및 190℃으로 설정하였다. 축 속도는 150 rpm이었다. 중량비가 1:1인 PLA와 PHBV의 혼합물을 부피식 공급기를 사용하여 5.0 파운드/시의 처리량으로 압출기에 공급하였다. PHBV는 실시예 1에서 사용한 것과 동일하였다. PLA는 알드리치 케미칼 캄파니 (미국 위스콘신주 밀워키)로부터 구입하였다(알드리치 카탈로그 번호 42,232-6). PLA는 생분해성 중합체이었고, 수평균분자량이 약 6,000 g/몰이었다. 중량평균분자량은 약 144,000 g/몰이었다. HEMA 단량체 및 루페르솔(등록상표) 101을 각각 0.5 파운드/시 및 0.025 파운드/시의 처리량으로 압출기에 주입하였다. HEMA 및 루페르솔(등록상표) 101은 실시예 1에서 사용한 것과 동일하였다. 입출된 스트랜드는 신속하게 고화되었고, 용이하게 직접 펠렛화되었다.The same Hake counter-rotating two-screw extruder as in Example 1 was used. Four temperature zones were set at 170 ° C, 200 ° C, 190 ° C and 190 ° C, respectively. The axial speed was 150 rpm. A mixture of PLA and PHBV with a weight ratio of 1: 1 was fed to the extruder at a throughput of 5.0 pounds per hour using a volumetric feeder. PHBV was the same as used in Example 1. PLA was purchased from Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI (Aldrich Catalog No. 42,232-6). PLA was a biodegradable polymer with a number average molecular weight of about 6,000 g / mol. The weight average molecular weight was about 144,000 g / mol. HEMA monomer and lupersol® 101 were injected into the extruder at throughputs of 0.5 pounds / hour and 0.025 pounds / hour, respectively. HEMA and lupersol® 101 were the same as used in Example 1. The stranded strands quickly solidified and readily pelletized directly.

<실시예 12><Example 12>

중합체 혼합물의 공급 속도를 8.7 파운드/시로 증가시킨 것을 제외하곤, 실시예 11에서와 동일한 절차 및 압출 조건을 사용하였다. 이 높은 압출 속도에서도, 압출된 스트랜드는 신속하게 고화되었고, 용이하게 직접 펠렛화되었다.The same procedure and extrusion conditions as in Example 11 were used except that the feed rate of the polymer mixture was increased to 8.7 lb / hr. Even at this high extrusion rate, the extruded strands quickly solidified and readily pelletized directly.

<실시예 13>Example 13

HEMA를 부틸 아크릴레이트로 대체시킨 것을 제외하곤, 실시예 12에서와 동일한 절차 및 압출 조건을 사용하였다. 부틸 아크릴레이트를 0.86 파운드/시의 속도로 공급하였고, 루페르솔(등록상표) 101을 0.044 파운드/시의 속도로 공급하였다. 압출된 스트랜드는 신속하게 고화되었고, 용이하게 직접 펠렛화되었다.The same procedure and extrusion conditions as in Example 12 were used except that HEMA was replaced with butyl acrylate. Butyl acrylate was fed at a rate of 0.86 pounds per hour and lupersol® 101 was fed at a rate of 0.044 pounds per hour. The extruded strands quickly solidified and were easily pelletized directly.

<실시예 14><Example 14>

온도 대역을 각각 170℃, 180℃, 180℃ 및 190℃로 설정한 것을 제외하곤, 실시예 11과 동일한 절차를 따랐다. 또한, PLA를 PEO로 대체하였다. 중량비가 50:50인 PEO 및 PHBV의 혼합물을 부피식 공급기를 사용하여 5.0 파운드/시의 처리량으로 압출기에 공급하였다. PEO는 실시예 10에서 사용한 것과 동일하였다. HEMA 단량체 및 루페르솔(등록상표) 101은 각각 0.5 파운드/시 및 0.025 파운드/시의 처리량으로 압출기에 주입하였다. 압출된 스트랜드는 신속하게 고화되었고, 용이하게 직접 펠렛화되었다.The same procedure as in Example 11 was followed except that the temperature zones were set at 170 ° C, 180 ° C, 180 ° C and 190 ° C, respectively. In addition, PLA was replaced with PEO. A mixture of PEO and PHBV with a weight ratio of 50:50 was fed to the extruder at a throughput of 5.0 pounds per hour using a volumetric feeder. PEO was the same as used in Example 10. HEMA monomer and lupersol® 101 were injected into the extruder at throughputs of 0.5 pounds / hour and 0.025 pounds / hour, respectively. The extruded strands quickly solidified and were easily pelletized directly.

<실시예 15><Example 15>

HEMA를 PEG-MA로 대체한 것을 제외하곤, 실시예 14와 동일한 절차를 따랐다. 압출된 스트랜드는 신속하게 고화되었고, 용이하게 직접 펠렛화되었다.The same procedure was followed as in Example 14 except that HEMA was replaced with PEG-MA. The extruded strands quickly solidified and were easily pelletized directly.

이들 실시예는 예시적인 실시양태이며, 본 발명은 임의의 실시예 또는 상세한 설명에 의해 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 오히려, 본원에 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 범위 및 취지 내에서 넓게 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that these examples are exemplary embodiments and that the present invention is not limited by any example or detailed description. Rather, the claims appended hereto are to be understood broadly within the scope and spirit of the invention.

Claims (33)

극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 생분해성 중합체, 및 수용성 중합체 또는 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 수용성 중합체를 포함하는 수 반응성 (water-responsive) 균질 중합체 블렌드 조성물.Water-responsive homogeneous polymers comprising biodegradable polymers grafted with polar monomers, oligomers or polymers or combinations thereof, and water soluble polymers grafted with polar monomers, oligomers or polymers or combinations thereof Blend composition. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 중합체가 가수분해적으로 분해가능한, 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(알킬렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것인 조성물.The composition of claim 1 wherein the biodegradable polymer is selected from hydrolyzable, poly (hydroxy alkanoate), poly (alkylene succinate), polycaprolactone or mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 중합체가 폴리(β-히드록시부티레이트-코-β-히드록시발레레이트), 폴리(에틸렌 숙시네이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것인 조성물.The method of claim 1 wherein the biodegradable polymer is poly (β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate), poly (ethylene succinate), poly (butylene succinate), polycaprolactone or their Composition selected from mixtures. 제1항에 있어서, 상기 극성 비닐 단량체가 하나 이상의 극성 관능기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체이거나, 또는 상기 올리고머 또는 상기 중합체가 하나 이상의 극성 관능기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체로부터 중합된 올리고머 또는 중합체인 조성물.The composition of claim 1, wherein the polar vinyl monomer is an ethylenically unsaturated monomer containing at least one polar functional group or the oligomer or polymer is an oligomer or polymer polymerized from an ethylenically unsaturated monomer containing at least one polar functional group. . 제4항에 있어서, 상기 하나 이상의 극성 관능기가 히드록실기, 카르복실기, 시아노기, 아미노기, 술포네이트기 또는 이들의 배합물인 조성물.The composition of claim 4, wherein the at least one polar functional group is a hydroxyl group, a carboxyl group, a cyano group, an amino group, a sulfonate group or a combination thereof. 제3항에 있어서, 상기 하나 이상의 극성 관능기가 히드록실기인 조성물.4. The composition of claim 3, wherein said at least one polar functional group is a hydroxyl group. 제1항에 있어서, 상기 극성 단량체가 극성 비닐 단량체인 조성물.The composition of claim 1 wherein said polar monomer is a polar vinyl monomer. 제1항에 있어서, 상기 극성 단량체가 폴리(에틸렌 글리콜) 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 메타크릴레이트, 아크릴산, 말레산 무수물, 이타콘산, 소듐 아크릴레이트, 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 아크릴아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-시아노에틸 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 4-니트로페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 아크릴레이트, 2-프로펜-1-술폰산 및 그의 소듐염, 2-술포에틸 아크릴레이트, 2-술포에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것인 조성물.The method of claim 1, wherein the polar monomer is poly (ethylene glycol) acrylate, poly (ethylene glycol) alkyl ether acrylate, poly (ethylene glycol) methacrylate, poly (ethylene glycol) alkyl ether methacrylate, acrylic acid, Maleic anhydride, itaconic acid, sodium acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, acrylamide, glycy Dill methacrylate, 2-cyanoethyl acrylate, glycidyl acrylate, 4-nitrophenyl acrylate, pentabromophenyl acrylate, poly (propylene glycol) methacrylate, poly (propylene glycol) acrylate, 2-propene-1-sulfonic acid and its sodium salt, 2-sulfoethyl acrylate, 2-sulfoethyl methacrylate, 3-sulfopropyl acrylate , 3-sulfopropyl methacrylate or a mixture thereof. 제1항에 있어서, 상기 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 또는 이들의 유사체로부터 선택된 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the polar monomer, oligomer or polymer is selected from 2-hydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol methacrylate or analogs thereof. 제1항에 있어서, 상기 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트 또는 그의 유도체인 조성물.The composition of claim 1 wherein said polar monomer, oligomer or polymer is 2-hydroxyethyl methacrylate or a derivative thereof. 제1항에 있어서, 상기 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 또는 이들의 유사체로부터 선택된 것이고, 상기 생분해성 중합체가 폴리(β-히드록시부티레이트-코-β-히드록시 발레레이트), 폴리(에틸렌 숙시네이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것인 조성물.The method of claim 1 wherein the polar monomer, oligomer or polymer is selected from 2-hydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol methacrylate or analogs thereof and the biodegradable polymer is poly (β-hydroxybutyrate-co -β-hydroxy valerate), poly (ethylene succinate), poly (butylene succinate), polycaprolactone or mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 중합체가 1 내지 20 중량%의 그라프팅된 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물을 함유하는 것인 조성물.The composition of claim 1, wherein the biodegradable polymer contains 1 to 20% by weight of grafted polar monomers, oligomers or polymers or combinations thereof. 제1항에 있어서, 상기 수용성 중합체가 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 히드록시프로필 셀룰로오스 또는 폴리아크릴산으로부터 선택된 것인 조성물.The composition of claim 1 wherein the water soluble polymer is selected from polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose or polyacrylic acid. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 중합체가 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(알킬렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것이고, 상기 극성 단량체, 올리고머, 또는 중합체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 또는 이들의 유사체로부터 선택된 것이고, 상기 수용성 중합체가 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 술폰화 폴리에스테르, 히드록시프로필 셀룰로오스, 폴리아크릴아미드 또는 폴리아크릴산으로부터 선택된 것인 조성물.The method according to claim 1, wherein the biodegradable polymer is selected from poly (hydroxy alkanoate), poly (alkylene succinate), polycaprolactone or mixtures thereof, wherein the polar monomer, oligomer, or polymer is 2- Selected from hydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, or analogues thereof, wherein the water soluble polymer is selected from polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, sulfonated polyester, hydroxypropyl cellulose, polyacrylamide or polyacrylic acid Phosphorus composition. 1 중량% 내지 35 중량%의 그라프팅된 생분해성 중합체 및 65 중량% 내지 99 중량%의 수용성 중합체 또는 그라프팅된 수용성 중합체를 포함하는 균질의 수 분산성 (water-dispersible) 중합체 블렌드.A homogeneous water-dispersible polymer blend comprising from 1% to 35% by weight grafted biodegradable polymer and from 65% to 99% by weight water soluble polymer or grafted water soluble polymer. 35 중량% 내지 45 중량%의 그라프팅된 생분해성 중합체 및 55 중량% 내지 65 중량%의 수용성 중합체 또는 그라프팅된 수용성 중합체를 포함하는 균질의 수 붕해성 (water-disintegratable) 중합체 블렌드.A homogeneous water-disintegratable polymer blend comprising 35% to 45% grafted biodegradable polymer and 55% to 65% water soluble polymer or grafted water soluble polymer. 45 중량% 내지 55 중량%의 그라프팅된 생분해성 중합체 및 45 중량% 내지 55 중량%의 수용성 중합체 또는 그라프팅된 수용성 중합체를 포함하는 균질의 수 약화성 (water-weakenable) 중합체 블렌드.A homogeneous water-weakenable polymer blend comprising 45% to 55% grafted biodegradable polymer and 45% to 55% water soluble polymer or grafted water soluble polymer. 제1항의 조성물을 포함하는 필름.A film comprising the composition of claim 1. 제1항의 조성물을 포함하는 섬유.A fiber comprising the composition of claim 1. 제1항의 조성물을 포함하는 물품.An article comprising the composition of claim 1. 극성 단량체, 올리고머 또는 중합체 또는 이들의 배합물로 그라프팅된 생분해성 중합체와 수용성 중합체를 수용성 중합체의 용융 온도보다 높고, 수용성 중합체의 분해 온도보다 낮은 온도에서 높은 전단력 하에 배합하는 단계,Blending a biodegradable polymer and a water soluble polymer grafted with a polar monomer, oligomer or polymer or a combination thereof under high shear force at a temperature above the melting temperature of the water soluble polymer and below the decomposition temperature of the water soluble polymer, 상기 배합물을 혼합하여 균질의 중합체 블렌드 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 선택적으로 수 감응성 (water-sensitive)인 균질 중합체 블렌드 조성물의 제조 방법.Admixing the blend to form a homogeneous polymer blend composition, wherein said method comprises: producing a homogeneous polymer blend composition that is optionally water-sensitive. 제21항에 있어서, 상기 생분해성 중합체가 가수분해적으로 분해가능한, 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(알킬렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것인 방법.The method of claim 21, wherein the biodegradable polymer is selected from hydrolytically degradable poly (hydroxy alkanoate), poly (alkylene succinate), polycaprolactone or mixtures thereof. 제21항에 있어서, 상기 생분해성 중합체가 폴리(β-히드록시부티레이트-코-β-히드록시발레레이트), 폴리(에틸렌 숙시네이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것인 방법.The method of claim 21 wherein the biodegradable polymer is poly (β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate), poly (ethylene succinate), poly (butylene succinate), polycaprolactone or their And selected from the mixture. 제21항에 있어서, 상기 극성 비닐 단량체가 하나 이상의 극성 관능기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체이거나, 또는 상기 올리고머 또는 상기 중합체가 하나 이상의 극성 관능기를 함유하는 에틸렌계 불포화 단량체로부터 중합된 올리고머 또는 중합체인 방법.The method of claim 21, wherein the polar vinyl monomer is an ethylenically unsaturated monomer containing at least one polar functional group or the oligomer or polymer is an oligomer or polymer polymerized from an ethylenically unsaturated monomer containing at least one polar functional group. . 제21항에 있어서, 상기 하나 이상의 극성 관능기가 히드록실기, 카르복실기, 술포네이트기 또는 이들의 배합물인 방법.The method of claim 21 wherein said at least one polar functional group is a hydroxyl group, a carboxyl group, a sulfonate group or a combination thereof. 제21항에 있어서, 상기 극성 단량체가 극성 비닐 단량체인 방법.The method of claim 21, wherein the polar monomer is a polar vinyl monomer. 제21항에 있어서, 상기 극성 단량체가 폴리(에틸렌 글리콜) 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 메타크릴레이트, 아크릴산, 말레산 무수물, 이타콘산, 소듐 아크릴레이트, 3-히드록시프로필 메타크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 3-히드록시프로필 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 아크릴레이트, 아크릴아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 2-시아노에틸 아크릴레이트, 글리시딜 아크릴레이트, 4-니트로페닐 아크릴레이트, 펜타브로모페닐 아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 메타크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 아크릴레이트, 2-프로펜-1-술폰산 및 그의 소듐염, 2-술포에틸 아크릴레이트, 2-술포에틸 메타크릴레이트, 3-술포프로필 아크릴레이트, 3-술포프로필 메타크릴레이트 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것인 방법.The method of claim 21, wherein the polar monomers are poly (ethylene glycol) acrylate, poly (ethylene glycol) alkyl ether acrylate, poly (ethylene glycol) methacrylate, poly (ethylene glycol) alkyl ether methacrylate, acrylic acid, Maleic anhydride, itaconic acid, sodium acrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, acrylamide, glycy Dill methacrylate, 2-cyanoethyl acrylate, glycidyl acrylate, 4-nitrophenyl acrylate, pentabromophenyl acrylate, poly (propylene glycol) methacrylate, poly (propylene glycol) acrylate, 2-propene-1-sulfonic acid and its sodium salt, 2-sulfoethyl acrylate, 2-sulfoethyl methacrylate, 3-sulfopropyl acrylate The method, 3-sulfopropyl methacrylate, or is selected from a mixture thereof. 제21항에 있어서, 상기 극성 단량체가 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 또는 이들의 유사체로부터 선택된 것인 방법.The method of claim 21, wherein the polar monomer is selected from 2-hydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol methacrylate, or analogs thereof. 제21항에 있어서, 상기 수용성 중합체가 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 히드록시프로필 셀룰로오스 또는 폴리아크릴산으로부터 선택된 것인 방법.The method of claim 21 wherein the water soluble polymer is selected from polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose or polyacrylic acid. 제21항에 있어서, 상기 생분해성 중합체가 폴리(β-히드록시부티레이트-코-β-히드록시발레레이트), 폴리(에틸렌 숙시네이트), 폴리(부틸렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 것이고, 상기 극성 단량체는 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴레이트 또는 이들의 유사체로부터 선택된 것이고, 상기 수용성 중합체는 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 알코올, 히드록시프로필 셀룰로오스, 폴리아크릴아미드, 술폰화 폴리에스테르 또는 폴리아크릴산으로부터 선택된 것인 방법.The method of claim 21 wherein the biodegradable polymer is poly (β-hydroxybutyrate-co-β-hydroxyvalerate), poly (ethylene succinate), poly (butylene succinate), polycaprolactone or their The polar monomer is selected from 2-hydroxyethyl methacrylate, polyethylene glycol methacrylate or an analog thereof, and the water soluble polymer is polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose, polyacrylamide , Sulfonated polyester or polyacrylic acid. 생분해성 중합체, 수용성 중합체, 극성 비닐 단량체 및 유리 라디칼 개시제를 상기 생분해성 중합체 및 상기 수용성 중합체가 상기 극성 비닐 단량체로 그라프팅되고 상기 생분해성 중합체 및 상기 수용성 중합체가 균질 블렌드를 형성하도록 충분한 열, 높은 전단력 및 높은 고강력 분산성 혼합 하에 배합하는 단일 단계를 포함하는, 수 반응성 생분해성 중합체 블렌드 조성물의 제조 방법.Biodegradable polymers, water soluble polymers, polar vinyl monomers and free radical initiators are grafted with the biodegradable polymers and the water soluble polymers into the polar vinyl monomers and the heat, high enough to form a homogeneous blend of the biodegradable polymers and the water soluble polymers. A method of making a water reactive biodegradable polymer blend composition comprising a single step of blending under shear and high strength dispersible mixing. 개질된, 가수분해적으로 분해가능한 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(알킬렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 생분해성 중합체와 개질된 수용성 중합체의 수 감응성 중합체 블렌드.A water sensitive polymer blend of a modified water soluble polymer with a biodegradable polymer selected from modified, hydrolytically degradable poly (hydroxy alkanoate), poly (alkylene succinate), polycaprolactone or mixtures thereof. 개질된, 가수분해적으로 분해가능한 폴리(히드록시 알카노에이트), 폴리(알킬렌 숙시네이트), 폴리카프로락톤 또는 이들의 혼합물과 개질된 폴리(에틸렌) 옥사이드의 수 감응성 중합체 블렌드.A water sensitive polymer blend of a modified poly (ethylene) oxide with a modified, hydrolytically degradable poly (hydroxy alkanoate), poly (alkylene succinate), polycaprolactone or mixtures thereof.
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