MX2013000379A - Peliculas y mezclas biodegradables que tienen caracteristicas nanoestructurales. - Google Patents

Abstract

Esta descrita una composición de polímero termoplástico con una mezcla terciaria de un polímero derivado de dióxido de carbono, un derivado de celulosa termoplástico y un compatibilizador termoplástico. La composición puede ser procesada con derretido en películas delgadas y flexibles que tienen características estructurales a nanoescala en ambas la orientación en la dirección transversal y la orientación en la dirección de la máquina para usarse en varios productos. Las películas, las cuales están hechas de materiales relativamente quebradizos, exhiben un grado mayor de ductilidad, capacidad de alargamiento y resistencia que los materiales de componente originales primarios como mezclas binarias de las cuales se hace la película.

Description

PELÍCULAS Y MEZCLAS BIODEGRADABLES QUE TIENEN CARACTERÍSTICAS NANOESTRUCTURALES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una composición de polímero biodegradable de materia que no esta derivada de fuentes a base de alimentos. En particular, la invención se refiere a una mezcla terciaria de un polímero derivado de dióxido de carbono, de derivados de celulosa termoplásticos, y de un compatibilizador termoplástico, el cual puede ser procesado con derretido en películas flexibles.

ANTECEDENTES El desarrollo de productos basados sobre materiales sustentables y amigables al ambiente se ha convertido en un elemento esencial en el mercado actual debido a la conciencia incrementada del impacto ambiental y el agotamiento de los recursos petroquímicos a base de fósiles. Un acercamiento para proporcionar materiales de película termoplásticos ambientalmente sostenibles ha sido el desarrollar fórmulas alternas que pueden incorporar más de los materiales renovables o biodegradables de base no alimenticia en las películas. Por ejemplo, las películas termoplásticas pueden ser fabricadas con materiales celulósicos termoplásticos que exhiben propiedades mecánicas balanceadas para referirse al agotamiento de los recursos a base de petróleo y al escalamiento o fluctuación de los precios del petróleo crudo. Las películas convencionales que se hacen de materiales de celulosa termoplástica han exhibido cualidades de desempeño relativamente pobres. Estos tienden a tener una baja flexibilidad y una ventana de temperatura estrecha para el procesamiento termoplástico, lo cual resulta en un rango limitado de aplicaciones en las cuales las películas pueden ser usadas. Por ejemplo, un problema para ser resuelto es la necesidad de desarrollar una composición de película termoplástica que tiene una flexibilidad mejorada.

SÍNTESIS DE LA INVENCIÓN ¦ La presente invención describe, en parte, una composición de material termoplástico que tiene una mezcla terciaria de alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 95 por ciento por peso de polialquileno-carbonato (PAC) y alrededor de 95 por ciento por peso a alrededor de 1 por ciento por peso de un derivado de celulosa termoplástica (TPC) y alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) . El material termoplástico resultante exhibe un grado mayor de ductilidad y resistencia que es mayor que el de la mezcla binaria de carbonato de polialquileno (PAC) con solo uno de cualquiera del derivado de celulosa termoplástica (TPC) o del compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA), individualmente o solo. En otras palabras, la mezcla terciaria de (carbonato de polietileno + derivado de celulosa termoplástica + polihidroxialcanoato) puede dar propiedades físicas mejoradas y entonces cualquiera de las mezclas binarias (carbonato de polialquileno + derivado de celulosa termoplástica +, o carbonato de polialquileno + polihidroxialcanoato) pueden por si mismos entonces ser agregados similarmente al carbonato de polialquileno .

La composición puede entonces ser procesada-mezclada en películas delgadas. Ordinariamente, una mezcla a base de carbonato de polialquileno y celulosa termoplástica exhibe baja utilidad y una baja aspereza. La presente invención sin embargo, mediante el incorporar una pequeña cantidad de un compatibilizador, la película mezclada demostró un aumento significante en la ductilidad y un módulo reducido, como se evidenció por los resultados de prueba de resistencia a la tensión de un material de película. La película de la invención utiliza dos polímeros biodegradables de base no alimenticia como componentes de las películas, permitiendo a uno el fabricar las películas con beneficios de sustentación ambiental. Un resultado no esperado de la presente invención es el de que la combinación de materiales individuales separados con una ductilidad relativamente baja puede genera un material más flexible que los materiales originales. Se cree que el carbonato de polialquileno y los materiales de celulosa en la presencia de un compatibilizador forman una mejor o más fina dispersión de la fase de polímero dispersada (por ejemplo, ya sea a base de carbonato de polialquileno o de celulosa termoplástica) a una morfología estructural dispersada de nanoescala .

En general, de acuerdo a la presente invención, la composición de material termoplástico tiene una mayoría de mezcla de componente de: a) alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 95 por ciento por peso de un carbonato de polialquileno y b) alrededor de 95 por ciento por peso a alrededor de 1 por ciento por peso de un derivado de celulosa termoplástica; y alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) . El carbonato de polialquileno esta presente en una cantidad de desde alrededor de 10 por ciento por peso a 90 por ciento por peso, y dicho derivado de celulosa termoplástica está presente en una cantidad de desde alrededor de 90 por ciento por peso a 10 por ciento por peso. El carbonato de polialquileno puede ser un producto de polimerización catalizado de CO2 y un óxido de alquileno. En ciertas incorporaciones, el carbonato de polialquileno puede ser carbonato de polipropileno, carbonato de polietileno, carbonato de polibutileno, etc. El derivado de celulosa termoplástica puede ser un éster de celulosa, un éter de celulosa, o un alcanoato de celulosa o una celulosa carboxilo-alquilo . El alcanoato de celulosa posee dos o más grupos de alcanoato diferentes. En ciertas incorporaciones, el alcanoato de celulosa es un butirato de acetato de celulosa. El compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) es: poli (3-hidroxi-butirato) (PHB), poli (3-hidroxi-butirato-co-3-hidroxi-valerato) (PHBV), poli ( 3-hidroxi-butirato-co-4-hidroxi-butirato) , poli (3-hidroxi-butirato-co-3-hidroxi-hexonato) , poli (3-hidroxi-butirato-co-3-hidroxi-octanoato) , y homólogos de copolímeros y terpolimeros de polihidroxialcanoato, o combinación de los mismos. La composición, cuando se formó en un cuerpo de material, exhibe características de nanoestructura de tipo de cinta compuesto de un material de fase de minoría dispersado parejamente en una mayoría de fase de ya sea dicho carbonato de polialquileno o dicho derivado de celulosa termoplástica, cualquiera de los dos que se presente como una especie de minoría en la fase continua de mayoría de componente en la mezcla.

Alternativamente, la presente invención se refiere a un artículo absorbente o producto para el cuidado de la salud que incorpora una película formada de la mezcla de componente terciario. La película puede ser parte de un separador interior o de una cubierta exterior del artículo absorbente, el cual puede ser un producto para la higiene personal, un producto para el cuidado de la mujer, un pañal, un calzoncillo de aprendizaje, o un producto para la incontinencia del adulto. En otra incorporación, la película puede ser usada como una película de empaque .

En otro aspecto de la invención esta se refiere a un método para hacer una película flexible. El método involucra el proporcionar una mezcla terciaria de alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 95 por ciento por peso de carbonato de polialquileno y alrededor de 95 por ciento por peso a alrededor de 1 por ciento por peso de un derivado de celulosa termoplástico, y alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA), mezclar con derretido dicha mezcla terciaria, extrudir una película, y generar características de nanoestructura que son distribuidas en forma pareja a través de dicha película, la cual forma una de dos fases compuestas de ya sea dicho carbonato de polialquileno o dicho derivado de celulosa termoplástico, cualquiera de los dos que esta presente como una especie de minoría en dicha película. Las características de nanoestructura tienen una dimensión de longitud promedio de desde alrededor de un cuarto de micrometro o un octavo de micrometro a alrededor de tres cuartos de micrometro o 0.9 de un micrometro cuando se ve en una orientación en la dirección transversal de dicha película.

Otras características y ventajas de la presente invención serán discutidas en lo que sigue de la descripción detallada y las figuras asociadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1A muestra una imagen de microscopía de exploración electrónica de un material de película extrudido, formado de una mezcla binaria de un derivado de celulosa termoplástica (70 por ciento) y un polímero de dióxido de carbono (30 por ciento por peso) , como se ve a lo largo de una orientación en la dirección de la máquina.

La Figura IB muestra una imagen de microscopía de exploración electrónica de la película de la figura 1A, como se ve en la orientación en la dirección transversal a la máquina.

La Figura 2A muestra una imagen de microscopía de exploración electrónica de un material de película extrudido, formado de una mezcla binaria de un derivado de celulosa termoplástico (30 por ciento por peso) y un polímero de dióxido de carbono (70 por ciento por peso) como se ve a lo largo de la orientación en la dirección de la máquina.

La Figura 2B muestra una imagen de microscopía de exploración electrónica de la película de la figura 2A, como se ve en la dirección transversal a la máquina.

La Figura 3A muestra una imagen de microscopía de exploración electrónica de un material de película extrudido, formado de una mezcla terciaria de un derivado de celulosa termoplástica (70 por ciento), un polímero de dióxido de carbono (30 por ciento por peso) y de un poliéster alifático (5 por ciento por peso) , de acuerdo a la presente invención, como se ve a lo largo de la orientación en la dirección de la máquina.

La Figura 3B muestra una imagen de microscopía de exploración electrónica de la película de la figura 3A, como se ve en la orientación en la dirección transversal a la máquina.

La Figura 4A muestra una imagen de microscopía de exploración electrónica de un material de película extrudido, formado de una mezcla terciaria de un derivado de celulosa termoplástica (30 por ciento) , de un polímero de dióxido de carbono (70 por ciento por peso) y de un poliéster alifático (5 por ciento por peso) , de acuerdo a la presente invención, como se ve a lo largo de la orientación en la dirección de la máquina .

La Figura 4B muestra una imagen de microscopía exploración electrónica de la película de la figura 4A, como ve en la orientación en la dirección transversal a la máquina DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención describe composiciones de mezcla terciaria procesadas con derretido y películas delgadas formadas de dichas mezclas. Las composiciones incluyen materiales renovables de base no alimenticia, tal como materiales celulósicos termoplásticos y polímeros sostenidos ambientalmente, y tienen propiedades mecánicas flexibles mejoradas. Las mezclas pueden ser aplicadas potencialmente en una variedad de usos o productos, tal como películas de empaque, moldeado y en las películas de componente de productos para el consumidor (por ejemplo productos para el cuidado personal y/o productos para el cuidado de la salud), etc. En particular la invención describe mezclas terciarias procesadas con derretido que comprenden un carbonato de polialquileno (PAC) hecho de dióxido de carbono y óxido de alquileno, una celulosa termoplástica (TPC) y un compatibilizador termoplástico .

Una clase particular de carbonato de polialquileno (PAC) es poli (carbonato de propileno) (PPC) , el cual se hace de la copolimerización catalizada de dióxido de carbono (C02) y óxido de propileno. Los PPCs han atraído mucha atención debido a su naturaleza ambientalmente amigable tal como la utilización del desperdicio de gas de invernadero y la biodegradabilidad del polímero PPC. Los PPC son amorfos y biodegradables debido a la estructura de éster de policarbonato alifático sobre su columna (Li, X, H, y otros, J. Polym. Sci. Part B, 2004; 4; 666-675). Los PPCs, sin embrago, exhiben pobres propiedades mecánicas y una pobre estabilidad térmica. Para mejorar la plasticidad del PPC y evaluar la posibilidad de usar este como un plástico que pude ser fácilmente procesado térmicamente, algunos sistemas de mezclado que contienen PPCs se han estudiado.

De acuerdo a la presente invención, uno puede usar los compatibilizadores termoplásticos tal como poliésteres alifáticos como mezclas de polihidroxialcanoatos (PHAs) para modificar la plasticidad de la película de los materiales que contienen PPC. Los polihidroxialcanoatos son poliésteres lineales producidos en naturaleza mediante fermentación bacterial de azúcar o lípidos. Más de 100 monómeros diferentes pueden ser combinados dentro de esta familia para dar materiales con propiedades extremadamente diferentes. Generalmente, estos pueden ser ya sea materiales termoplásticos o materiales elastoméricos, con puntos de derretido que varían desde 40 grados centígrados a 180 grados centígrados. El tipo más común de polihidroxialcanoatos es PHB (poli-beta-hidroxibutirato) . El poli-beta-hidroxibutirato tiene propiedades similares a aquellas del polipropileno, sin embargo, es más rígido y más quebradizo. El poli (3-hidroxibutirato) (PHB) es un tipo de polímeros termoplásticos que ocurren naturalmente actualmente producidos microbialmente dentro de la pared de célula de un número de especies bacteriales silvestres o bacterias genéticamente modificadas o levaduras etc. Este es biodegradable y no presenta problemas ambientales posteriores al desecho, por ejemplo, los artículos hechos de poli-beta-hidroxibutirato pueden ser compostados. Sin embrago, este es un material altamente cristalino y es por tanto muy quebradizo, esto ha limitado las aplicaciones amplias del poli-beta-hidroxibutirato para artículos flexibles. Además, el poli-beta-hidroxibutirato también tiene ventanas de procesamiento térmico estrechas entre su temperatura de derretido y su temperatura de descomposición térmica. Para superar los asuntos de procesamiento difícil del poli-beta-hidroxibutirato, se han desarrollado un número de copolímeros de poli-hidroxi-alcanoato (PHA) alternos. Tales copolímeros incluyen los copolímeros que tienen ramificaciones de cadena lateral de varias longitudes o grupos, tal como el poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) , el poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato) , el poli (3-hidroxibutirato-con-3-hidroxioctanoato) , etc., y también los copolímeros de cadena principal tal como poli ( 3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato) . Un copolímero de poli-beta-hidroxibutirato llamado PHBV (polihidroxibutirato-valerato) es menos rígido y más fuerte y puede ser usado como un material de empaque.

Una mezcla de poli ( 3-hidroxibutirato) (PHB) y el PPC, se ha reportado que el poli ( 3-hidroxibutirato) (PHB) exhibió buena miscibilidad con el PPC cuando el contenido de PPC es de menos de 30 por ciento por peso y lo quebradizo del material resultante mejoró con la adición del PPC. (Yang. D:Z y otros, J. Appl. Polym. Sci . 2008; 109; 1635-1642). El comportamiento de cristalización de la mezcla de derretido de PHBV/PPC también se ha investigado. La mezcla de derretido de PHBV/PPC (proporción por peso de 30/70) incurre en una cierta extensión de reacción trans-esterificación, y la cristalinidad y la tasa de crecimiento lineal de las esferulitas de PHBV pueden disminuir con la adición de PPC (Li. J. y otros, J. Appl. Polym. Sci. 2004; 92; 2514-2521). La propiedad térmica y mecánica, la brillantez, y la capacidad de flujo en frío del PPC puede mejorarse con el mezclado con poli (succinato de polibutileno) (PBS) o poli (succinato de butileno/adipato) (PBSA) mientras que la biodegradabilidad completa respectiva puede ser mantenida. (Zhou, Q. y otros, Publicación de la Solicitud de Patente No. 2007/0117908) . Otros trabajadores han reportado que el sistema de mezcla de ácido poliláctico (PLA)/PPC en el cual el PLA y el PPC fueron parcialmente miscibles pero compatibles en alguna extensión debido a su naturaleza química similar de los componentes de mezcla (Ma, X y otros, J. Polym. Sci. Part B, 2006; 44; 94-101) .

De acuerdo a la invención, las composiciones de mezcla terciaria procesadas térmicamente están compuestas de un polímero a base de dióxido de carbono, tal como el carbonato de polialquileno (PAC) , y un derivado de celulosa termoplástico tal como éster de celulosa con un compatibilizador termoplástico, el cual es un polímero renovable, tal como poliéster alifático como los polihidroxialcanoatos . Los ésteres de celulosa (CEs) son una clase particular de almidón termoplástico, los cuales son considerados un material sostenible importante. Como se produce de celulosa, un producto de biomasa anualmente en la cantidad más grande sobre la tierra, este es en verdad el polímero natural más abundante renovablemente producido cada año en la naturaleza. Este puede ser procesado por un proceso de derretido convencional mediante la ayuda de un palstificante . Las propiedades comunes de estos éteres de celulosa son su alta rigidez, su baja ductilidad, su buena claridad, y la ventana de procesamiento térmico estrecha. Estos también tienen una resistencia al impacto y al calor moderada. Sin embargo, la naturaleza generalmente rígida y quebradiza de los ásteres de celulosa resultó en solo aplicaciones limitadas.

En incorporaciones particulares, la composición puede incluir carbonato de polipropileno (PPC), una celulosa termoplástica, por ejemplo, butirato de acetato de celulosa (CAB) , y un compatibilizador termoplástico de poliéster alifático, tal como poli (3-hidroxialcanoato) (PHA), un ejemplo específico del cual es el poli (3-hidroxibutirato) (PHB) o el poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) . Las mezclas terciarias demuestran una ductilidad mejorada inesperada. Se cree, por ejemplo, que el poli ( 3-hidroxibutirato o el poli-3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato ayuda a mediar o ajustar las propiedades mecánicas y físicas del carbonato de polipropileno y del butirato de acetato de celulosa mediante el cambiar la microestructura de una macroestructura irregular y pobremente dispersa a una microestructura irregular y pobremente dispersa a una microestructura más regular y uniforme de las estructuras o formas nanodispersadas .

Las mezclas de polímero pueden incluir de desde alrededor de 10 por ciento por peso a alrededor de 10 por ciento por peso a alrededor de 90 por ciento por peso de carbonato de polialquileno (PAC) , típicamente de entre 15 por ciento por peso a alrededor de 85 por ciento por peso, alternativamente de entre alrededor de 18 por ciento por peso o de 20 por ciento por peso a alrededor de 75 por ciento por peso u 80 por ciento por peso o entre de alrededor de 22 por ciento por peso a 25 por ciento por peso o 30 por ciento por peso a 45 por ciento por peso a alrededor de 68 por ciento por peso a 77 por ciento por peso u 88 por ciento por peso a 90 por ciento por peso. Los ejemplos del carbonato de polialquileno incluyen el policarbonato de alquileno poli-alifático hecho de óxido de alquileno cíclico y CO2. Los ejemplos también pueden incluir el carbonato de polietileno, el carbonato de polipropileno (PPC) , el carbonato de polibutileno, o el óxido de polihexeno. Los ejemplos del carbonato alifático cíclico pueden incluir el carbonato de policiclohexeno, el carbonato de polinorborneno, el carbonato de polilimoneno, etc. Uno también puede incluir alrededor del 10 por ciento por peso a alrededor del 90 por ciento por peso de una celulosa termoplástica; típicamente entre alrededor del 15 por ciento por peso a 20 por ciento por peso a alrededor de 85 por ciento por peso a 88 por ciento por peso, o entre 25 por ciento por peso a 30 por ciento por peso a alrededor de 70 por ciento por peso a 78 por ciento por peso. Los ejemplos de la celulosa termoplástica incluyen los ásteres de celulosa (por ejemplo, acetato de celulosa, propionato de celulosa, butirato de celulosa, hexanoato de celulosa, otros alcanoatos de celulosa) , éteres de celulosa (metil celulosa, etil celulosa, hidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, hidroxibutilcelulosa, etc.) y otros derivados de celulosa, los cuales pueden ser procesados con derretido usando un proceso termoplástico. La composición de mezcla puede además incluir de desde alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador termoplástico el cual es capaz de emulsificar y compatibilizar los componentes de mezcla normalmente incompatibles de la celulosa termoplástica y del carbonato de polialquileno. Típicamente, el compatibilizador esta presente en u rango de alrededor de 2 por ciento por peso o de 3 por ciento por peso a alrededor de 15 por ciento por peso o 17 por ciento por peso o de entre alrededor de 4 por ciento por peso-5 por ciento por peso a alrededor de 10 por ciento por peso a 12 por ciento por peso. Los ejemplos de los compatibilizadores incluyen los poliésteres alifáticos tal como el polihidroxialcanoato (PHA), (por ejemplo, poli (3-hidroxibutirato) (PHB) , poli (3-hidroxi-butirato-co-4-hidroxibutirato) (3HB4HB), o poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato) (3HB3-BH) , poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxioctanoato) , etc.

Las películas de mezcla binaria de carbonato de polipropileno/butirato de acetato de celulosa y las películas de mezcla terciarias de carbonato de polipropileno/butirato de acetato de celulosa/poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato fueron preparadas por medio de un proceso de fraguado de película de mezclado con derretido directo de paso único. Alternativamente, las mezclas de polímero de carbonato de polipropileno, butirato de acetato de celulosa y poli (3-hidroxibutirato o poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato pueden ser producidas mediante la extrusión con derretido en un dispositivo de procesamiento termoplástico tal como un extrusor, subsecuentemente las películas tal como las películas sopladas o fraguadas son fabricadas de las mezclas de polímero. La película de mezcla de carbonato de polipropileno y de butirato de acetato de celulosa mostraron una ductilidad baja y una aspereza baja, mientras que el carbonato de polipropileno/butirato de acetato de celulosa con la adición de una pequeña cantidad de poli (3-hidroxibutirato mostró una utilidad significativamente incrementada y un módulo de reducido, como se evidencio por los resultados de prueba de tensión de las películas. Esta mejora en la ductilidad y en la flexibilidad se cree que se atribuye al cambio microestructural que resulta en una mejor dispersión de la fase minoritaria mediante la adición del poli (3-hidroxibutirato o el poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato, como un compatibilizador demostrado por la microscopía de exploración electrónica (SE ) . La figura 1A y la Figura IB, y la figura 2a y la figura 2B muestran fotos de microscopía de exploración electrónica de mezclas binarias-mezcladas formadas usando el butirato de acetato de celulosa y el material de carbonato de polipropileno a diferentes porcentajes, mostrando su morfología respectiva en cada conjunto de figuras (A = dirección de la máquina, B = dirección transversal a la máquina) a lo largo de las orientaciones en la dirección transversal a la máquina y en la dirección de la máquina. En comparación, los cambios morfológicos derivados en las películas mezcladas terciarias están representados en las figuras 3A y 3B y en las figuras 4A y 4B, respectivamente a lo largo de las orientaciones en la dirección transversal a la máquina y en la dirección de la máquina para cada conjunto de figuras. Uno puede observar que las características morfológicas correspondientes mostradas en las imágenes de las figuras 1A y IB y en las figuras 3A y 3B, y de la figura 2A y de la figura 2B y de la Figura 4A y de la figura 4B, son generalmente reducidas en tamaño por un factor de sobre 2-3 sobre promedio. Esta reducción general en tamaño de las estructuras morfológicas, se cree que ayuda a mejorar la ductilidad del material de película. La discusión detallada adicional de la morfología será discutida y proporcionada abajo.

La presente composición mezclada terciaria de la invención puede ser formada en una variedad de artículos extrudidos termoplásticos, tal como fibras, moldeados, películas de empaque y películas para componente de producto al consumidor. De acuerdo a una incorporación de la presente invención, las películas termoplásticas delgadas tienen un grosor de desde 5 mieras a 50 mieras hecha de composiciones de mezcla terciaria que aún retienen una flexibilidad similar y propiedades de tensión como las películas convencionales que no son de la mezcla terciaria. Una ventaja de las presentes películas de la invención es la de que esta permite a uno el emplear dos polímeros biodegradables de base no alimenticia como componentes básicos de las películas, lo cual proporciona películas que son más ambientalmente sostenibles que los polímeros a base de petroquímicos convencionales.

Sección 1 - Propiedades Físicas de la Película Cuando se formó en una película termoplástica flexible, la mezcla terciaria en su sentido más amplio tiene 1) alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 95 por ciento por peso de un carbonato de polipropileno y 2) alrededor de 95 por ciento por peso a alrededor de 1 por ciento por peso de un derivado de celulosa termoplástico respectivamente formando ya sea un componente principal o menor de dicha película y 3) alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) . La película exhibe características nanoestructurales que son por lo menos un tercio a una décima del tamaño de la morfología estructural correspondiente en una película formada de una mezcla binaria de un material termoplástico precursor de dicho carbonato de polietileno y de dicho derivado de celulosa termoplástica, en la ausencia de dicho compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) , y las características nanoestructurales tienen una morfología nano de tipo de cinta, y forman una de dos fases compuestas de ya sea el carbonato de polialquileno o el derivado de celulosa termoplástica, cualquiera uno de los dos está presente como una especie de minoría en el componente mayoritario. La película exhibe una morfología de tipo de islas en el mar de características nanoestructurales de carbonato de polialquileno, las cuales están parejamente distribuidas a través del cuerpo del material de la película en una matriz de un material derivado de celulosa termoplástico, cuando el carbonato de polialquileno es una especie minoritaria. Las características nanoestructurales tienen una dimensión de longitud promedio de desde alrededor de 0.10 o de 0.25 a alrededor de una mitad (0.50) o 0.75 o 0.85 de un micrómetro (um) .

Sorprendentemente, la película exhibe un valor de alargamiento al rompimiento que es aumentado por lo menos por 150 por ciento a 500 por ciento de una película formada de una mezcla binaria de un carbonato de polialquileno y de un derivado de celulosa termoplástico en ausencia del compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) . La película exhibe un aumento de valor de alargamiento al rompimiento de alrededor de 150 por ciento a alrededor de 700 por ciento en relación a una película formada de dicha mezcla binaria cuando se estiró a lo largo de una orientación en la dirección de la máquina. Alternativamente, la película puede exhibir un aumento de valor de alargamiento al rompimiento de entre alrededor de 200 por ciento a alrededor de 500 por ciento en una película formada de una mezcla binaria cuando esta es estirada a lo largo de una orientación en la dirección transversal a la máquina.

La película exhibe también una mejoría en la energía al rompimiento no esperada, por ejemplo, la mejora relativa en la rigidez de la película. La mejora en la energía al rompimiento varía de desde alrededor de 200 por ciento a alrededor de 800 por ciento (típicamente, alrededor de 250 por ciento o 300 por ciento a alrededor de 470 por ciento o 500 por ciento) de aumento de las composiciones comparables que tienen una presencia de un compatibilizador de polihidroxialcanoato en contra de aquellas composiciones que no contienen el compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) .

Propiedades Mecánicas de la Película Las propiedades mecánicas de las películas de mezcla, como se mostró en las tablas 1, 2 y 3, fueron terminadas sobre un dispositivo Sintech 1/D con cinco muestras probadas en ambas la dirección de la máquina ( D) y en la dirección transversal (CD) . Las muestras de película fueron cortadas en piezas con los lóbulos terminales más grandes en cada extremo, tal como formas de "hueso de perro" con un ancho central de 3.0 milímetros antes de la prueba. Las muestras de película de hueso de perro fueron mantenidas en el lugar mediante agarraderas en el dispositivo Sintech puestas a una longitud de medición de 18.0 milímetros. Durante la prueba, las muestras fueron estiradas a una velocidad de cruceta de 5.0pulgadas por minuto hasta que ocurrió el rompimiento. Los datos recolectados del programa de computadora TestWorks 4 durante la prueba y generaron una curva de esfuerzo (megapascales) contra tensión (%) desde el cual una variedad de propiedades fueron determinadas, por ejemplo, módulo, tensión pico y alargamiento.

Tensión Pico de Películas de Mezcla Como se mostró en las tablas 1, 2, y 3, todas las muestras de película tuvieron una tensión pico mayor en presión de la máquina (MD) que en la dirección transversal (CD)- Los valores de tensión pico para la película CAB (ejemplo 1:83 megapascales en la dirección de la máquina, 33 megapascales en la dirección transversal, respectivamente) aparecen mucho más superiores que aquellos de las muestras hechas de carbonato de polipropileno puro (ejemplo 7:34 megapascales en la dirección de la máquina, 32 megapascales en la dirección transversal). Al ser agregado el poli ( 3-hidroxibutirato) a la formulación de película, los valores de tensión pico de las películas de muestra tendieron a disminuir. La adición de 5 por ciento por peso de poli ( 3-hidroxibutirato) en el sistema de mezclado de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno indujo una disminución ligera de la tensión pico. La dicción del poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato en la formulación de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (70/30) también resultó en una disminución ligera de la tensión pico, como se mostró en la Tabla 3. La adición de poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato en la mezcla de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (30/70) con una mayoría del carbonato de polipropileno no parece cambiar la tensión pico de las muestras de película de mezcla. % de Alargamiento al Rompimiento de la Película de mezcla La mezcla terciaria permite a uno el hacer una película más dúctil que exhibe mayor ductilidad como se midió mediante el por ciento de alargamiento (%) al rompimiento de ente alrededor de 2X y alrededor de 8X de aumento sobre una película original con una mezcla binaria. Adicionalmente, el por ciento de alargamiento al rompimiento de la película de mezcla terciaria se aumentó por un rango de alrededor de 3X a alrededor de 7X en términos de dimensiones lineales estiradas sobre las dimensiones originales. Es decir, la película puede ser alargada entre alrededor de 300 por ciento a alrededor de 700 por ciento de las dimensiones originales en cualquiera la orientación en la dirección transversal y la orientación en la dirección de la máquina. Como se resume en la Tabla 1, la propiedad de por ciento de alargamiento al rompimiento en la dirección de la máquina (MD) de las películas de mezcla binaria de carbonato de polialquileno/carbonato de polipropileno exhibieron una disminución dramática con la adición del butirato de acetato de celulosa en comparación al valor de por ciento de alargamiento al rompimiento en la película de carbonato de polipropileno puro; sin embargo, el por ciento de alargamiento al rompimiento en la dirección transversal de la película de mezcla binaria de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno en la dirección transversal (CD) solo disminuyó a una proporción de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno de 10/90 (disminución de desde 14 por ciento a alrededor de 3 por ciento mientras que el por ciento de alargamiento al rompimiento en la dirección transversal para todas las otras proporciones de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno todas aumentaron esencialmente, variando de desde 27 por ciento a 38 por ciento para la película de mezcla binaria en contra de la película de carbonato de polipropileno puro de solo 14 por ciento.

En contraste, cuando las películas mezcladas terciarias se hacen de la misma proporción de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno, pero agregando poli ( 3-hidroxibutirato) o poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato al butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno, uno observa que el valor de por ciento de alargamiento al rompimiento aumenta esencialmente como se mostró en la Tabla 2 y en la Tabla 3. Este contraste en el fenómeno indica la formación factible de microestructuras no favorables y una compatibilidad pobre entre los polímeros de butirato de acetato de celulosa y carbonato de polipropileno en las películas de mezcla binaria, y la formación de microestructuras favorables o deseables en las películas de mezcla terciaria. El por ciento de alargamiento al rompimiento, sin embargo pareció aumentar esencialmente en ambas la dirección de la máquina (MD) y en la dirección transversal (CD) cuando alrededor del 5 por ciento por peso del poli ( 3-hidroxibutirato) es mezclado con untamente. Los valores de por ciento de alargamiento al rompimiento para el butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (70/30) aumentaron para la dirección de la máquina y la dirección transversal, respectivamente, de desde 26 por ciento y 27 por ciento a 48 por ciento y 60 por ciento. En particular, uno observa que los valores de alargamiento para el butirato de acetato de celulosa/a carbonato de polipropileno (30/70) aumentaron significativamente, en la dirección de la máquina y en la dirección transversal, respectivamente, de desde 20 por ciento y 38 por ciento a 86 por ciento y 183 por ciento. Esta característica representa un aumento sorprendente de 4.3 X y de 4.8 X, respectivamente, el cual es un resultado no esperado. Este resultado sugiere una mejora en la compatibilidad y en la formación de la microestructura deseada con una pequeña cantidad de poli ( 3-hidroxibutirato) agregada (~ de 5 por ciento) .

La mejora de ductilidad en la película también se observó en el caso de agregar el poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) en la formulación de película de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno como se exhibió en la Tabla 3. Los valores de alargamiento para el butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (70/30) fueron aumentados de desde 26 por ciento y 27 por ciento (para la dirección de la máquina y la dirección transversal) a 67 por ciento y 100 por ciento (5 por ciento por peso de poli (3-hidroxibutireno-co-3-hidroxivalerato de adición) , 55 por ciento y 73 por ciento (13 por ciento por peso de adición), 58 por ciento y 34 por ciento (17 por ciento por peso de adición) . El alargamiento para el butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (30/70) también fue aumentado de desde 20 por ciento, 38 por ciento (dirección de la máquina, dirección transversal) a 80 por ciento, 140 por ciento y 89 por ciento, 120 por ciento mediante la adición de 5 por ciento por peso y 13 por ciento por peso del poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato respectivamente. Especialmente 17 por ciento del poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato en el butirato de acetato y celulosa/carbonato de polipropileno (30/70) mostró un aumento de alargamiento sustancial de desde 20 por ciento, 38 por ciento (dirección de la máquina, dirección transversal) a 110 por ciento, 250 por ciento, representando un aumento sorprendente de 5.5 X y de 6.6 X. Esto sugiere la mejora de la compatibilidad y la formación de una microestructura deseada como el mismo caso con la adición del poli ( 3-hidroxibutirato) .

Energía al Rompimiento de la Película de Mezcla Cuando vemos los valores de energía al rompimiento, la película de carbonato de polibutileno puro fue mucho más firme que la película de butirato de acetato de celulosa puro en la dirección de la máquina. Deberá notarse que la energía al rompimiento en la dirección transversal de la película de carbonato de polipropileno puro es muy baja, mostrando propiedades anisotrópicas de las películas de carbonato de polipropileno. Se mostró que mezclando con una pequeña cantidad del butirato de acetato de celulosa hecho del carbonato de polipropileno/butirato de acetato de celulosa más quebradizo de la comparación del valor de energía al rompimiento para la experimento 7 (35 J/centímetro cúbico en la dirección de la máquina, y 2 J/centímetro cúbico en la dirección transversal) y en el experimento 6 (9 J/centímetro cúbico en la dirección de la máquina, y 1 - J/centímetro cúbico en la dirección transversal) . Similarmente con el análisis de la tensión pico y el alargamiento, esto puede deberse a la compatibilidad pobre entre los dos polímeros como se discutió previamente. Mediante la adición de 5 por ciento por peso de poli (3-hidroxibutirato) , la película de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno 6 ó más fuerte. Los valores de energía al rompimiento para el butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (70/30) de la película fueron aumentados de desde 12 y 9 J/centímetro cúbico (dirección de la máquina, dirección transversal) a 22 y 17 J/centímetro cúbico. Especialmente la energía al rompimiento para el butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (30-70) fue aumentado significativamente de 8 y 9 J/centímetro cúbico (dirección de la máquina, dirección transversal) a 30 y 33 J/centímetro cúbico mediante la adición de solo 5 por ciento de poli (3-hidroxibutirato) .

En forma similar con el caso del poli (3-hidroxibutirato) , la resistencia de la película de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno fue aumentada por la adición del poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) como se mostró en la Tabla 3. Los valores de energía al rompimiento para la película de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (70/30) fueron aumentados de 12 y 9 J/centímetro cúbico (dirección de la máquina, dirección transversal) a 27 y 30 J/centímetro cúbico, 23 y 21 J/centímetro cúbico, 30 y 20 J/centímetro cúbico mediante la adición de 5, 13 y 17 por ciento por peso de poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato respectivamente. Especialmente en el alargamiento de la película de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (30/70) fue aumentado significativamente de desde 8 y 9 J/centímetro cúbico (dirección de la máquina, dirección transversal) a 30 y 32 J/centímetro cúbico, 32 y 29 J/centímetro cúbico, 40 y 54 J/centímetro cúbico mediante la adición de solo 5 por ciento, 13 y 17 por ciento por peso de poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) respectivamente .

Sección II - Análisis de Microestructura La presente composición de mezcla terciaria puede alterar la estructura morfológica de la película jalada. Las muestras de película seleccionadas fueron examinadas usando la microscopía de exploración electrónica (SEM) para determinar si hubo una correlación entre la microestructura de las películas y sus propiedades mecánicas observadas. Las secciones transversales de la película se hicieron para mostrar la estructura en ambas orientaciones en la dirección de la máquina así como en la dirección transversal. Las secciones en la dirección de la máquina fueron preparadas mediante el fracturar las películas en la dirección MD después de un primer enfriamiento a temperatura criogénica en un nitrógeno líquido hirviente. Las secciones en la dirección transversal fueron preparadas mediante el cortar la película en la dirección transversal usando una navaja súper-Keen enfriada criogénicamente mientras que la muestra se mantuvo a una temperatura criogénica. Las secciones fueron montadas verticalmente y recubiertas con chispas con oro usando aplicaciones de explosión ligera a una baja corriente para reducir significativamente cualquier posibilidad de calentamiento de la muestra. Todas las muestras fueron examinadas en microscopía de exploración electrónica JEOL 6490LV a un voltaje bajo. Las fotos de microscopía de exploración electrónica resultantes fueron mostradas en la figura 1A a la figura 4B.

Microestructura de las Películas de Butirato de Acetato de Celulosa/Carbonato de Polipropileno en la Ausencia de un Compatibilizador Las películas formadas de una mezcla binaria de Butirato de Acetato de Celulosa/Carbonato de Polipropileno (70/30) tienen una apariencia estriada bajo la microscopía de exploración electrónica (SEM) . Como se mostró en la figura 1A, una película de mezcla binaria de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (70/30) en la dirección de la máquina exhibe una estructura laminada general, sugiriendo que la mezcla es un compuesto en capas heterogéneo de los dos polímeros. Los laminados de butirato de acetato de celulosa de alrededor de 100~200 nm de grueso están orientados en la dirección de la máquina y tienen capas de carbonato de polipropileno de grosores mucho más pequeños (hojas de ~10-70 nanómetros) las cuales son formadas como una fase amorfa entre las capas de butirato de acetato de celulosa. Las mismas películas cuando se ven en la dirección transversal mostraron un modo de fractura quebradiza general y laminados, la fase de carbonato de polipropileno amorfo aparece como un material de puente de escala nano entre los laminados de butirato de acetato de celulosa como se exhibió en la figura IB.

En forma similar, en las películas con la mezcla de 70 por ciento de carbonato de polipropileno y 30 por ciento de butirato de acetato de celulosa, uno puede observar una estructura morfológica similar en la dirección transversal a la máquina para las películas de mezcla de 30 por ciento de carbonato de polipropileno. Estas películas exhiben una fase dispersada más amorfa que las películas conteniendo 30 por ciento de mezcla de carbonato de polipropileno (figura 2A) . Las mismas películas cuando se examinaron en la dirección transversal mostraron una estructura de tipo de "ladrillo y mortero fina", con la fase de butirato de acetato de celulosa de tipo de cinta dispersada en la matriz de polímero suave de carbonato de polipropileno (figura 2B) . Como se usó aquí, "tipo de cinta" o "tipo de cuerda-fideo) se refiere a una forma en la cual la morfología de la oclusión esta aplanada, es planar y tiene una dimensión principal grandemente alargada mayor que su ancho menor relativo, cuando se formó en una hoja de película.

Las varias oclusiones se comportan como filamentos microscópicos que se extienden a través de la matriz de material de la película. La microestructura fina, se cree, que puede ayudar a aliviar las tensiones en el material cuando este sufre estiramiento, doblado u otra flexión.

Las estructuras anteriores soportaron la observación de una compatibilidad pobre del carbonato de polipropileno y del butirato de acetato de celulosa como se mostró por las propiedades mecánicas. Por tanto, la compatibilización de los dos polímeros es típica para lograr las propiedades mecánicas mejoradas.

Microestructuras de Butirato de Acetato de Celulosa/Carbonato de Polipropileno Compatibilizadas por un Compatibilizador de Poli (3-hidroxibutirato) En comparación, la característica estructural de una película hecha de la mezcla terciaria es una fracción de las características correspondientes en una mezcla binaria precursora. Nosotros hemos observado que una introducción del compatibilizador puede reducir las dimensiones de la estructuras por lo menos por 7-8 por ciento. Más típicamente, las dimensiones de la morfología estructural son refinadas y reducidas en tamaño de entre alrededor de 10 por ciento a 12 por ciento a alrededor de 75 por ciento u 80 por ciento de aquellas vistas en las películas de mezcla binaria correspondientes. Más típicamente la reducción en el tamaño puede variar de entre alrededor de 15 por ciento a 17 por ciento a alrededor de 45 por ciento o 55 por ciento; o en algunas incorporaciones, el tamaño puede ser reducido por alrededor de 20 por ciento a 25 por ciento a alrededor de 30 por ciento o 40 por ciento. En otras palabras, las características morfológicas en algunas incorporaciones son de alrededor de una décima a alrededor de un cuarto, un tercio o una mitad del tamaño de la característica correspondiente de la película del sistema de mezcla binario.

Poe ejemplo, cuando 5 por ciento del poli (3-hidroxibutirato es derretido y mezclado con butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno (70/30), la imagen de microscopía de exploración electrónica de las películas resultantes en la dirección transversal a la máquina mostró una estructura en capas similar pero significativamente refinada en comparación a la mezcla binaria no cambiado (butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno. Para las películas con el compatibilizador, el tamaño de dispersión del carbonato de polipropileno en la matriz de butirato de acetato de celulosa disminuyó significativamente en la matriz de butirato de acetato de celulosa, en contraste con aquellas películas sin el poli (3-· hidroxibutirato) . La imagen de microscopía de exploración electrónica está presentado en la figura 3A.

Las películas de mezcla terciaria compuestas de butirato de acetato de celulosa y de carbonato de polipropileno (30/70) con la adición de alrededor de 5 por ciento a alrededor de 20 por ciento de poli ( 3-hidroxibutirato) mostraron una estructura de morfología similar con aquella de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno/poli (3-hidroxibutirato) (70/30/5) exhibiendo una estructura de tipo laminada en la dirección de la máquina y un tipo de morfología de islas en el mar en la dirección transversal como se exhibió en la figura 4A y en la figura 4B.

En la dirección transversal a la máquina, las películas de mezcla teniendo el compatibilizador mostraron una tipo de morfología de "islas en el mar" general, en donde el componente de carbonato de polipropileno formó las "islas" de tamaño nuno en un "mar" de la matriz de butirato de acetato de celulosa, tal como se mostró en la figura 3B. En general, la microscopía de exploración electrónica mostró que una mezcla que se ha compatibilizado tendrá una fibra nano-dispersada de carbonato de polipropileno con un rango de dimensión de sección transversal de desde alrededor de < 100 nanómetros hasta alrededor de 1 µ?t?. Esto es un efecto inesperado del poli (3-hidroxibutirato) sobre la base original o mezcla binaria de precursor de carbonato de polipropileno/butirato de acetato de celulosa .

Típicamente, en las películas convencionales con una mezcla binaria de butirato de acetato de celulosa/ poli (3-hidroxibutirato) , uno observó una morfología heterogénea con una dispersión pobre del componente minoritario o fase minoritaria en la fase o componente mayoritario. Esto es corroborado por la disminución de la tensión pico y del alargamiento para las películas de mezcla de butirato de acetato de celulosa y de carbonato de polipropileno. Esta compatibilidad pobre entre estos dos polímeros fue modificada estructuralmente y se mejoró por la adición de una cantidad pequeña de poli (3-hidroxibutirato) durante el mezclado con derretido de los polímeros de butirato de acetato de celulosa y de carbonato de polipropileno. La morfología para las películas mezcladas de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno con el 5 por ciento de poli (3-hidroxibutirato) mostró una mejor dispersión del carbonato de polipropileno en la matriz de butirato de acetato de celulosa que aquella de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno sin el poli (3-hidroxibutirato) . La microestructura exhibió una dispersión relativamente buena de carbonato de polipropileno en la matriz de butirato de acetato de celulosa que resulta en la mejora de la ductibilidad sobre las películas de mezcla binaria de butirato de acetato de celulosa/carbonato de polipropileno.

En un precursor no extrudido del material de película, las oclusiones de fase menor pueden aparecer como glóbulos microesféricos a través de la fase principal, los cuales son entonces aplanados y estirados en estructuras de tipo de cinta en la película.

Sección III - Ejemplos Empíricos La presente invención se describirá además en detalle por los siguientes ejemplos.

Materiales Nosotros obtuvimos un polímero a base de dióxido de carbono: QPAC40®, carbonato de polipropileno (PPC) de materiales EMPOWER (de New Castle, Delaware, Estados Unidos de América) y se usó como se recibió.

El derivado de celulosa termoplástico, butirato de acetato de celulosa (CAB) , (grado: butirato Tenite 485-10, plastificante : 10 por ciento de bis (2-etilhexilo) adipato, composición: 37 por ciento por peso de butirato, 13.5 por ciento por peso de acetato, DS (grado de sustitución): 2.4~2.8), fueron comprados de Eastman Chemical, Inc. (de Minneapolis , MN, Estados Unidos de América) y se usaron para crear los siguiente ejemplos.

Butirato de polihidroxi (PHB), Biomero P226, fue comprado de Biomer Limited (República Federal de Alemania) .

El butirato polihidroxi es un homopolímero alifático termoplástico lineal isotáctico hecho de ácido 3-hidroxibutírico . El butirato de polihidroxi esta libre de indicios de catalizador. El butirato polihidroxi es soluble en agua y es altamente cristalino (60 por ciento a 70 por ciento), proporcionando una resistencia excelente a los solventes.

El polihidroxibutirato-valerato (PHBV), Enmat® Y100P fue comprado de Tianan Biologic Material Company Limited. El polihidroxibutirato-valerato es un bio-poliéster producido a través de fermentación bacterial de almidones de planta.

Como se describió aqui+i, los componentes principales (carbonato de polibutileno y butirato de acetato de celulosa) en las películas de mezcla terciarias están presentes en una proporción de 70:30 ó de 30:70 respectivamente, con un residual del compatibilizador (poli (3-hidroxibutirato) o poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) ) en alrededor de 5 por ciento-17 por ciento de la composición total.

EJEMPLO 1 Las películas de acuerdo a la presente invención fueron hechas sobre un extrusor de tornillo gemelo Thermo Prism™"" de COTOercio USALAB 16 (de Thermo Electron Corporation, de Stone, Inglaterra) , la mezcla de derretido y la extrusión de película se hicieron en el mismo proceso; por ejemplo un proceso de extrusión de película fraguada y de extrusión directa. El extrusor tuvo 11 zonas, numeradas consecutivamente 1-10 desde la tolva de suministro a la matriz. El butirato de acetato de butileno a 100 por ciento fue inicialmente agregado a un alimentador que suministró el material adentro de la garganta de suministro del extrusor. El primer barril recibió el butirato de acetato de celulosa a una tasa de 1.2 libras por hora. El perfil de temperatura de las zonas 1 a 10 del extrusor fue de 175-195 grados centígrados para cada zona (las temperaturas exactas están listadas en la Tabla 4). La temperatura de matriz fue de 180 grados centígrados. La velocidad de tornillo fue puesta a 15 revoluciones por minuto y el proceso de extrusión durante la torsión fue de alrededor de 80 por ciento a alrededor de 85 por ciento. El fraguado de película se llevó a cabo directamente mediante el sujetar una matriz de película de 4 pulgadas sobre el extrusor. La película de la matriz de 4 pulgadas fue enfriada sobre un rodillo enfriador de un dispositivo de toma de película. El proceso de extrusión y el fraguado de película se hicieron exitosamente. La película de butirato de acetato de celulosa que fue obtenida apareció ser clara y no tuvo partículas irregulares o no fundidas y/u otras impurezas.

EJEMPLOS 2-6 El fraguado de película y mezclado de derretido de carbonato de polipropileno y de butirato de acetato de celulosa se llevaron a cabo en una manera descrita arriba como en el ejemplo 1. El perfil de temperatura de las zonas y las condiciones de operación están listados en la Tabla 4. Todos los polímeros fueron mezclados en seco y se alimentaron del extrusor. El fraguado de película se llevó a cabo directamente mediante el sujetar una matriz de película de 4 pulgadas sobre el extrusor. El proceso de extrusión y el fraguado de película se hicieron exitosamente para todas las resinas combinadas.

EJEMPLO 7 Se hizo una película de 100 por ciento de carbonato de polipropileno en la manera descrita arriba como en el ejemplo 1. Un primer barril recibió el carbonato de polipropileno a una tasa de 1 libra por hora. El perfil de temperatura de la zona 1 a la zona 10 del extrusor fue de desde alrededor de 150 grados centígrados a alrededor de 175 grados centígrados para cada zona. La temperatura de matriz fue de 175 grados centígrados. La velocidad del tornillo fue puesta a 15 revoluciones por minuto y la torsión durante el proceso de extrusión fue de alrededor de 28 por ciento. El proceso de extrusión y el fraguado de película se hicieron exitosamente.

EJEMPLOS 8-10 El mezclado de derretido terciario y el fraguado de película de carbonato de polipropileno, butirato de acetato de celulosa, y de poli (3-hidroxibutirato) se llevaron a cabo en la manera descrita arriba como en el Ejemplo 1. El perfil de temperatura de las zonas y de las condiciones de operación está listado en la Tabla 5. Alrededor de 5 por ciento por peso de poli ( 3-hidroxibutirato) fueron mezclados en seco con el carbonato de polipropileno y el butirato de acetato de celulosa y después se alimentaron adentro del extrusor. El fraguado de película se llevó a cabo directamente mediante el sujetar una matriz de película de 4 pulgadas sobre el extrusor. El proceso de extrusión y el fraguado de película se hicieron exitosamente para todas las resinas combinadas.

EJEMPLOS 11-16 El fraguado de película y el mezclado de derretido terciario de carbonato de polipropileno y de butirato de acetato de celulosa, y de poli ( 3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) se llevaron a cabo en la manera descrita arriba en el Ejemplo 1. El perfil de temperatura de las zonas y las condiciones de operación están listados en la Tabla 6. Unos 5 por ciento, 13 por ciento, 17 por ciento por peso de poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) fueron mezclados con el carbonato de polipropileno y el butirato de acetato de celulosa, después se alimentaron al extrusor, respectivamente. El fraguado de película se llevó a cabo directamente mediante el sujetar una matriz de película de 4 pulgadas sobre el extrusor. El proceso de extrusión y el fraguado de película se hicieron exitosamente para todas las resinas compuestas.

La presente invención se ha descrito en general y en detalle en los ejemplos anteriores, los cuales se dan para propósitos de ilustración, y no deben de considerarse como gue limitan el alcance de esta invención el cual está definido por las siguientes reivindicaciones y todos los equivalentes de misma.

Tabla 1. Propiedades de Tensión de Películas Mezcladas Compuestas de Carbonato de Polipropileno y Butirato de Acetato de Celulosa Tabla 2. Propiedades de Tensión de Películas Mezcladas Compuestas de Carbonato de Polipropileno y Butirato de Acetato de Celulosa con 5 por ciento por peso de Poli (3-hidroxibutirato) o Ü1 Tabla 3. Propiedad de Tensión de Películas Mezcladas Compuestas de Carbonato de Polipropileno y Butirato de Acetato de Celulosa con poli (3-hidroxibutirato-co-3- hidroxivalerato) Tabla . Condiciones de Procesamiento para Extrudir Películas de Mezcla de Butirato de Acetato de Celulosa/Carbonato de Polipropileno IV) o O Tabla 5. Condiciones de Procesamiento para Extrudir Películas de Mezcla de Butirato de Acetato de Celulosa/Carbonato de Polipropileno con la adición de 5 por ciento por peso de poli (3-hidroxibutirato) [¦O o Tabla € . Condiciones de Procesamiento para Extr dir Películas de Mezcla de Butirato de Acetato de Celulosa/Carbonato de Polipropileno con la adición de 5, 13, 17 por ciento por peso de poli (3~hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato)

Claims (20)

R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Una composición de material termoplástico que comprende : una mezcla de polímero de componente de mayoría de: a) alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 95 por ciento por peso de un carbonato de polialquileno (PAC) y b) alrededor de 95 por ciento por peso a alrededor de 1 por ciento por peso de un derivado de celulosa termoplástica (TPC) ; y alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) ; dicho material termoplástico resultante exhibe un grado mayor de ductilidad y de resistencia que una mezcla binaria de ya sea un derivado de celulosa termoplástico o dicho compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) individualmente o solo.

2. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicho carbonato de polietileno está presente en una cantidad de desde alrededor de 10-90 por ciento por peso y dicho derivado de celulosa termoplástica está presente en una cantidad de desde alrededor de 90-10 por ciento por peso.

3. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicho carbonato de polialquileno es un producto de polimerización de CO2 y óxido de alquileno.

4. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicho carbonato de polialquileno es seleccionado de carbonato de polietileno, carbonato de polipropileno, carbonato de polibutileno, carbonato de polihexeno, carbonato de policiclohexeno, carbonato de polilimoneno, y carbonato de polinorborneno .

5. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicho derivado de celulosa termoplástico es un éster de celulosa, éter de celulosa, alcanoato de celulosa o celulosa carboxi-alquilo .

6. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 5, caracterizada porque dicho alcanoato de celulosa tiene dos o más grupos de alcanoato diferentes .

7. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 6, caracterizada porque dicho alcanoato de celulosa es un butirato de acetato de celulosa .

8. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicho compatibilizador de poli idroxialcanoato (PHA) es seleccionado de: poli (3-hidroxi-butirato) (PHB) , poli (3-hidroxi-butirato-co-3-hidroxi-valerato) (PHBV), poli ( 3-hidroxi-butirato-co-4-hidroxi-butirato) , poli ( 3-hidroxi-butirato-co-3-hidroxi-hexonato) , poli (3-hidroxi-butirato-co-3-hidroxi-octoato) , y homólogos de copolimeros y terpolímeros de polihidroxialcanoato, o una combinación de los mismos.

9. La composición de material termoplástico tal y como se reivindica en la cláusula 1, caracterizada porque dicha composición, cuando se formó en un cuerpo de material, exhibe características de nanoestructura de tipo de cinta compuestas de un material de fase minoritario dispersas parejamente en una fase mayoritaria de ya sea carbonato de polialquileno o dicho derivado de celulosa termoplástico, cualquiera de los dos que este presente como una especie minoritaria en dicha mezcla de componentes mayoritario.

10. Una película termoplástica flexible que comprende : una mezcla terciaria de 1) alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 95 por ciento por peso de carbonato polialquileno y 2) alrededor de 95 por ciento por peso a alrededor de 1 por ciento por peso de un derivado de celulosa termoplástico, respectivamente formando un ya sea un componente principal o menor de dicha película, 3) alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) ; dicha película exhibe características nanoestructurales que son por lo menos de un tercio a una décima del tamaño de la morfología estructural correspondiente de una película formada de una mezcla binaria de un material termoplástico precursor de dicho carbonato de polialquileno y de dicho derivado de celulosa termoplástica, en ausencia de dicho compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) , y dichas características de nanoestructura tienen una morfología de tipo de cinta, y forman una de dos fases compuestas de cualquiera dicho carbonato de polialquileno o dicho derivado de celulosa termoplástica, cualquiera uno de los dos que este presente como una especie de minoría en dicho componente mayoritario.

11. La película tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizada porque dichas características nanoestructurales están parejamente distribuidas como islas en el mar a través de un cuerpo de material de dicha película.

12. La película tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizada porque dicha película exhibe una morfología de tipo de islas en el mar de características nanoestructurales de carbonato de polialquileno dispersas en una matriz de material derivado de celulosa termoplástica, cuando dicho carbonato de polialquileno es una especie minoritaria, dichas características nanoestructurales tienen una dimensión de longitud promedio de desde alrededor de un octavo a alrededor de tres cuartos de un micrómetro.

13. La película tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizada porque dicha película exhibe un valor de por ciento de alargamiento al rompimiento que es aumentado por lo menos por 150 por ciento a alrededor de 500 por ciento de una película formada de una mezcla binaria de carbonato de polialquileno y de un derivado de celulosa termoplástico en ausencia de dicho compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) .

14. La película tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizada porque dicha película exhibe un aumento de valor de por ciento de alargamiento al rompimiento de alrededor de 150 por ciento a alrededor de 700 por ciento en relación a una película formada de dicha mezcla binaria en una orientación en la dirección de la máquina.

15. La película tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizada porque dicha película exhibe un aumento de valor de por ciento de alargamiento al rompimiento de alrededor de 200 por ciento a alrededor de 500 por ciento en relación a una película formada de dicha mezcla binaria a lo largo de una orientación en la dirección transversal.

16. La película tal y como se reivindica en la cláusula 10, caracterizada porque dicha película de mezcla terciaria exhibe una mejora de energía al rompimiento de alrededor de 200 por ciento a alrededor de 800 por ciento en relación a dicha película de mezcla binaria.

17. Un artículo absorbente o producto para el cuidado personal que comprende las películas de la cláusula 10.

18. Una película de empaque que comprende la película tal y como se reivindica en la cláusula 10.

19. Un método para hacer una película flexible, el método comprende: Proporcionar una mezcla terciaria de alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 95 por ciento por peso de un carbonato polialquileno y alrededor de 95 por ciento por peso a alrededor de 1 por ciento por peso de un derivado de celulosa termoplástico, y alrededor de 1 por ciento por peso a alrededor de 20 por ciento por peso de un compatibilizador de polihidroxialcanoato (PHA) ; mezclar con derretido dicha mezcla terciaria, extrudir una película, y generar características nanoestructurales que son distribuidas parejamente a través de dicha película, que forman una de dos fases compuestas de cualquiera dicho carbonato de polialquileno o dicho derivado de celulosa termoplástica, cualquiera de los dos que este presente como una especie minoritaria en dicha película.

20. El método tal y como se reivindica en la cláusula 19, caracterizado porque dichas características nanoestructurales tienen una dimensión de longitud promedio de desde alrededor de un octavo a alrededor de tres cuartos de un micrómetro cuando se ven en una orientación en la dirección transversal de dicha película. R E S U M E N Esta descrita una composición de polímero termoplástico con una mezcla terciaria de un polímero derivado de dióxido de carbono, un derivado de celulosa termoplástico y un compatibilizador termoplástico. La composición puede ser procesada con derretido en películas delgadas y flexibles que tienen características estructurales a nanoescala en ambas la orientación en la dirección transversal y la orientación en la dirección de la máquina para usarse en varios productos. Las películas, las cuales están hechas de materiales relativamente quebradizos, exhiben un grado mayor de ductilidad, capacidad de alargamiento y resistencia que los materiales de componente originales primarios como mezclas binarias de las cuales se hace la película.