生物基增塑剂和采用该增塑剂的表面覆盖层的制作方法
【专利摘要】公开了一种生物基增塑剂和一种表面覆盖层。所述生物基增塑剂包括作为选自由糠酸、糠醛和糠醇组成的组的呋喃衍生物与羧酸或醇反应的反应产物形成的酯，或包括作为生物基芳香族化合物和生物基脂肪族化合物的反应产物形成的酯。用包括作为官能化芳香族杂环化合物与羧酸或醇反应的反应产物形成的酯的组合物使所述表面覆盖层增塑。
【专利说明】生物基增塑剂和采用该增塑剂的表面覆盖层
[0001] 相关申请案的交叉引用
[0002] 本发明要求2012年3月19日提交的美国非临时专利申请序列号13/423, 358的 优先权，其整体据此W引用的方式并入。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及增塑剂和表面覆盖层。更特别地，本发明涉及生物基增塑剂和经生物 基增塑剂增塑的表面覆盖层。
【背景技术】
[0004] 许多塑料，包括聚氯己帰（PVC)都具有多种用途，包括用作表面覆盖层。对于许多 应用而言，可W通过使用增塑剂将塑料做得更软且更有挽性，具体而言，已经长期将邻苯二 甲酸醋用作PVC和其他塑料中的增塑剂。
[0005] 邻苯二甲酸醋，例如二-(2-己基己基）邻苯二甲酸醋和邻苯二甲酸下予醋已经出 于各种原因越来越受到质疑，包括其依赖于石油基原料才能生产。
[0006] 已知一些基于非石油原料的增塑剂，包括基于植物油（包括大豆、當麻油和己醜 巧樣酸H下醋）的增塑剂。其他非石油增塑剂包括源自天然糖类，例如山梨糖醇和甘露糖 醇的增塑剂和基于直链脂肪姪的二醋的增塑剂。
[0007] 通常，非邻苯二甲酸醋基和非石油基增塑剂的可用性将允许在已知和新应用中有 扩展的和/或新的实用性和性能。
[0008] 可取的是增加非石油增塑剂的可用类型并且尤其是开发新的非石油基增塑剂，包 括用于地砖和其他表面覆盖层的一些增塑剂。
[0009] 不存在W上一种或多种缺点的生物基增塑剂和经生物基增塑剂增塑的表面覆盖 层在本领域中将是可取的。
【发明内容】
[0010] 根据一个实施方案，生物基增塑剂包括作为选自由慷酸、慷酵和慷醇组成的组的 巧喃衍生物与駿酸或醇反应的反应产物形成的醋。
[0011] 根据另一实施方案，生物基增塑剂包括作为生物基芳香族化合物和生物基脂肪族 化合物的反应产物形成的醋，所述生物基芳香族化合物和所述生物基脂肪族化合物各自源 自可再生资源。
[0012] 根据另一实施方案，表面覆盖层经包含作为官能化芳香族杂环化合物与駿酸或醇 反应的反应产物形成的醋的组合物增塑。
[0013] 从下面对W举例的方式说明本发明原理的示例性实施方案更加详细的描述，本发 明的其他特征和优点将显而易见。
【具体实施方式】
[0014] 根据示例性实施方案，公开了生物基增塑剂和经生物基增塑剂增塑的表面覆盖 层。生物基增塑剂和/或表面覆盖层的实施方案允许在表面覆盖层和其他应用中使用非石 油基增塑剂，允许部分或完全由可再生资源生产增塑剂和/或表面覆盖层，允许使用增塑 剂代替越来越受消费者质疑的邻苯二甲酸醋和/或和其他增塑剂，允许增塑剂的可接受性 能，或其组合。
[0015] 如本文所使用，术语"生物基"指具有至少一种源自非石油来源的材料。非石油 有机来源包括但不限于从植物种子提取的植物油，例如當麻油、亚麻巧油、大豆油、妥尔 油（松油）、桐油、斑鸠菊油（vernonia oil)、雷斯克勒油Qesquerella oil)(半边莲油 化Iadde巧Od oil))、腰果壳油或富含不饱和脂肪酸的其他植物油；玉米、玉米葡糖、甘藏、 植物油、燕麦、纤维素、淀粉、糖、糖醇，例如木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、藏糖、己二醇、丙H 醇、赤薛醇、阿拉伯糖醇、rebitol、甘露糖醇、异麦芽糖醇、果糖或源于纤维素、淀粉、糖的多 糖或单糖或其组合。非石油无机来源包括但不限于来自动物的接地外壳，例如贝壳、始蝴、 珊瑚或其组合。可通过具有碳标记，例如放射性C14或C13标记将组合物或产品鉴定为生物 基化，表明全部或部分碳来自于非石油来源（例如，大于约5%，大于约25%，大于约50%， 大于约90%，约100%或其中的任何适合组合、子组合、范围或子范围），无论有机、无机还 是两种情况，与标记相反，表明存在来自于石油来源例如油或煤炭的碳。在包括来自此类非 石油来源的材料的一些实施方案中，将W上一种或多种非石油来源排除在形成石油基组分 产品之外。在一些实施方案中，也回收生物基组分，例如，将作为消费后或工业用后废料回 收的材料用于生产新产品，例如木材或植物、山核桃壳、木屑、银屑、胡桃壳、稻壳、玉米棒屑 或其组合。在其他实施方案中，通过将回收的非生物基材料包括在内，回收生物基组分，例 如石灰石、石英、陶瓷粉、玻璃、飞灰、混凝±粉末、沙子及其组合，只要包括另外的生物基组 分。
[0016] 根据示例性实施方案的生物基增塑剂包含作为源自可再生资源的官能化杂环化 合物和駿酸或醇形成醋的反应产物形成的醋。此类组合物用于使表面覆盖层增塑，包括地 板砖和板材W及其他己帰基材料。
[0017] 在一些实施方案中，官能化杂环化合物为可源自天然材料的组分的巧喃衍生物， 因此为可再生资源和生物基碳源。
[0018] 适于和示例性实施方案一起使用的巧喃衍生物包括酸例如慷酸或巧喃二駿酸。特 别适合的慷酸包括2-慷酸，而特别适合的巧喃二駿酸包括2, 5-巧喃二駿酸。其它适合的 巧喃二駿酸包括但不限于3-慷酸、2, 3-巧喃二駿酸、2, 4-巧喃二駿酸、3, 4-巧喃二駿酸， 2, 3, 5-巧喃H駿酸和2, 3, 4, 5-巧喃四駿酸。
[0019] 在另一实施方案中，与官能化杂环化合物，生物基增塑剂使用呈酵形式的巧喃衍 生物，例如慷酵。
[0020] 又一实施方案中，用于形成生物基增塑剂的巧喃衍生物为醇，例如慷醇。
[0021] 根据示例性实施方案的增塑剂通常为醋并且作为官能化杂环化合物与駿酸或醇 的反应产物形成，其选择取决于反应化合物的性质。目P，醇通常与酸反应形成醋，而酵和酸 可能与醇反应。虽然通常为在主链上具有约6至约18个碳原子的醇或駿酸，但是可使用任 何适合的醇或駿酸。在醇与官能化杂环化合物反应形成根据示例性实施方案的增塑剂的实 施方案中，醇可能为多元醇并且在一些情况下尤其可能为二醇。
[0022] 应进一步认识到，在一些实施方案中，与巧喃衍生物或其他官能化杂环化合物反 应的醇或駿酸可能本身就是生物基组分。因此，形成的用作增塑剂的醋可能完全或几乎完 全生物基化。例如，生物基醇例如1，3-丙二醇或1，4-下二醇可用作醇反应物，与为酸例如 慷酸和巧喃二駿酸的巧喃衍生物组合使用。类似地，可采用可再生駿酸，例如癸二酸、玻巧 酸、己二酸和壬二酸作为酸反应物，与为醇的巧喃衍生物组合使用。
[0023] 可通过使酵与醇在漠或其他催化剂的存在下反应形成醋，将其中官能化杂环化合 物为酵（例如慷酵）的实施方案转化为直接用作增塑剂的醋产物。另外或可选地，可使用 H己氧基化铅，用或不用催化剂直接醋化所述酵。可选地，可采用两步法。第一步，可经催 化将慷酵转化为2-慷酸。可采用任何适合催化剂，例如包括高猛酸钟。使2-慷酸进一步 与醇在催化剂，例如强酸的存在下反应形成醋。由于漠的毒性，使用两步法可能优于使用漠 为催化剂的一步法。
[0024] 可用适合的酸，例如癸二酸、己二酸和壬二酸W-步反应将2-慷醇转化为醋。可 使用强酸催化反应。
[00巧]在一个实施方案中，2-慷酸与双-二醇在加热和催化剂的存在下反应产生具有W 下结构的醋：
[0026]
【权利要求】
1. 一种生物基增塑剂，包括作为选自由糠酸、糠醛和糠醇组成的组的呋喃衍生物与羧 酸或醇反应的反应产物形成的酯。
2. 根据权利要求1所述的生物基增塑剂，其中所述呋喃衍生物为2-糠酸。
3. 根据权利要求1所述的生物基增塑剂，其中与所述呋喃衍生物反应的所述醇为多元 醇。
4. 根据权利要求3所述的生物基增塑剂，其中与所述呋喃衍生物反应的所述醇为二 醇。
5. 根据权利要求1所述的生物基增塑剂，其中所述聚酯具有下式：
6. 根据权利要求1所述的生物基增塑剂，其中与所述呋喃衍生物反应的所述羧酸或醇 源自可再生资源。
7. 根据权利要求1所述的生物基增塑剂，其中所述羧酸为癸二酸。
8. 根据权利要求1所述的生物基增塑剂，其中与所述呋喃衍生物反应的所述醇为 1，3-丙二醇或1，4_ 丁二醇。
9. 根据权利要求1所述的生物基增塑剂，其中与所述呋喃衍生物反应的所述醇具有6 至18个碳原子。
10. -种生物基增塑剂，包括作为生物基芳香族化合物和生物基脂肪族化合物的反应 产物形成的酯，所述生物基芳香族化合物和所述生物基脂肪族化合物各自源自可再生资 源。
11. 根据权利要求10所述的增塑剂，其中所述生物基芳香族化合物选自由糠酸、呋喃 二羧酸、呋喃甲醛、糠醛和糠醇组成的组。
12. 根据权利要求10所述的增塑剂，其中所述生物基芳香族化合物为2, 5-呋喃二羧 酸。
13. 根据权利要求10所述的增塑剂，其中所述生物基芳香族化合物选自由木质素、口卜 啉和氨基酸组成的组。
14. 根据权利要求10所述的增塑剂，其中所述生物基脂肪族化合物为1，3-丙二醇或 1，4_ 丁二醇。
15. 根据权利要求10所述的增塑剂，其中所述生物基增塑剂大于25%生物基化。
16. 根据权利要求10所述的增塑剂，其中所述生物基增塑剂大体上100%生物基化。
17. 根据权利要求10所述的增塑剂，进一步包含至少一种不可再生组分。
18. -种表面覆盖层，其经包括作为官能化芳香族杂环化合物与羧酸或醇反应的反应 产物形成的酯的组合物增塑。
19. 根据权利要求18所述的表面覆盖层，其中所述官能化芳香族杂环化合物为官能化 呋喃衍生物。
20. 根据权利要求19所述的表面覆盖层，其中所述官能化呋喃衍生物选自由糠酸、呋 喃二羧酸、呋喃甲醛、糠醛和糠醇组成的组。
【文档编号】C08L27/06GK104284931SQ201380014202
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年3月19日 优先权日:2012年3月19日
【发明者】玛丽·凯特·戴维斯, 田东 申请人:阿姆斯特郎世界工业公司