制备聚(羟基链烷酸酯)水分散体的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及稳定的聚（羟基链烷酸酯）水分散体的制备方法，以及通过所述方法 获得的水分散体。
【背景技术】
[0002] 聚（羟基链烷酸酯）（PHA)是由许多微生物累积获得作为能量储备材料，所述微生 物特别是细菌，例如产碱杆菌属（Alcanigenes)、Athiorhodium、固氮菌属（Azotobacter)、 芽孢杆菌属（Bacillus)、诺卡氏菌属（Nocardia)、假单胞菌属（Pseudomonas)、根瘤菌属 (Rhizobium)和螺旋菌（Spirillium)。通过将微生物培养于具备能量和碳源的水介质中来 方便地制备聚（羟基链烷酸酯）。优选在生长所必需的但非PHA累积所需要的营养物的限 制下进行至少一部分培养。EP-A 15669和EP-A 46344中描述了适用方法的实施例。这些 生物聚合物为生物可降解的且其特性范围从刚性到弹性。它们结合了聚酯的阻挡膜的性质 与聚乙烯和聚丙烯的良好机械性能。许多PHA材料已经生产且以粉末形式市售，该形式是 在热塑应用中处理这些产品的简便方式。但是，对于特定的应用，如涂料、粘合剂或药物递 送载体的形成以及用于各种后功能化处理，具有稳定的聚（羟基链烷酸酯）水分散体是有 益的，因为这将促进其处理并拓宽使用方法。
[0003] 在现有技术中用来获得聚（羟基链烷酸酯）水分散体的一种方法是直接从用于制 备聚（羟基链烷酸酯）的微生物学方法所获得的介质起始。该介质仍含有非PHA细胞材料， 须将非PHA细胞材料破坏并移除其残余物，以获得所需的聚（羟基链烷酸酯）水分散体。用 于这种直接从生物质获得聚（羟基链烷酸酯）水性胶体分散体的方法的代表性现有技术文 献有 WO 91/13207、US 5, 977, 250、WO 97/21762、WO 96/00263、US 6, 024, 784 和 GB 2 291 648 〇
[0004] 该技术的一个主要缺点是所述水分散体须从微生物学方法起始制备，微生物学方 法特别对于终端用户来说不具吸引力，因为他们通常不具备微生物学方法所需的经验和技 术。
[0005] 因此，具备从含有一种或多种聚（羟基链烷酸酯）的粉末起始制备稳定的聚（羟 基链烷酸酯）水分散体的方法将会是有益的。各种这类粉末均是市售的。
[0006] US 2007/0088099中使用了不同方法。根据该参考文献的教导，首先通过将可为聚 (羟基链烷酸酯）的可生物降解聚合物和粘度降低剂熔融共混制备熔融有机相来制备两种 组分的共混物。随后将该熔融有机相与包含稳定剂的水相混合，以形成可生物降解聚合物 的水分散体。
[0007] 根据在DE-A 4040158中公开的第三种方法，首先将颗粒状聚羟基丁酸酯在水中 浆化，然后研磨并过滤。使用一种传统的表面活性剂聚氧乙烯单月桂酸甘油酯将该含水量 为40 %的湿滤饼直接干燥分散于水中。
[0008] 以下在CN-A 101538400中公开了用于制备聚（羟基链烷酸酯）水分散体的第四 种方法，首先将聚（羟基链烷酸酯）溶解在有机溶剂中，并使用高速搅拌仪将由此获得的聚 (羟基链烷酸酯）的有机溶液分散于含有乳化剂以及可选的分散剂的水中。适用的分散剂 为聚（乙烯醇）、甲基纤维素或其它纤维素基改性聚合物。
[0009] 后三种方法的缺点在于需要额外的熔化聚（羟基链烷酸酯）或研磨聚（羟基链烷 酸酯）的水浆体或将聚（羟基链烷酸酯）溶于溶剂中的处理步骤。最后一种方法的另一个 缺点是必须移除有机溶剂，然后将其处理掉或回收，这会产生额外的处理步骤和能源消耗。 [0010] 此外，已证明常规的表面活性剂不适于提供PHA在水中的稳定分散体。
[0011] 鉴于上述讨论的现有技术，本发明的目的是提供一种方法，其中可将聚（羟基链 烷酸酯）粉末，例如市售的聚（羟基链烷酸酯）粉末直接分散于水介质中，以提供稳定的分 散体供后续使用。
【发明内容】
[0012] 通过制备聚（羟基链烷酸酯）水分散体的方法可实现该目的，所述方法包括使用 剪切速率为10^-750000^的高剪切分散器在胶体稳定剂的存在下将含有一种或多种聚 (羟基链烷酸酯）的粉末分散于水介质中。
[0013] 本发明人出人意料地发现，如果在有胶体稳定剂存在且以4^-750000^的剪切 速率进行分散步骤的情况下，可将含有一种或多种聚（羟基链烷酸酯）的粉末直接分散于 含水体系中，而无需使用如熔化聚合物、溶解聚合物或研磨水浆体的中间步骤。
[0014] 该方法为聚（羟基链烷酸酯）的终端用户提供了以环保、易于实施且有效的方式 从市售聚（羟基链烷酸酯）粉末制备稳定的聚（羟基链烷酸酯）水分散体的可能。
[0015] 根据本发明的优选实施方案，该胶体稳定剂选自聚（乙烯醇）、淀粉和淀粉衍生 物，以及纤维素和纤维素衍生物。这些硬脂酸型分散体稳定剂可生物降解、易于处理且容 易获得，并且其提供了所需的长期稳定性，与常规表面活性剂相比，降低了对环境的不利影 响。
[0016] 因此，根据本发明的优选实施方案，所述水分散体不含有常规的阴离子或阳离子 或非离子表面活性剂。特别优选的是，不含有这些类型的表面活性剂的任一种。
[0017] 因此，根据本发明的该优选实施方案，不需使用额外的表面活性剂，且获得了仅包 含可生物降解成分的稳定的聚（羟基链烷酸酯）水分散体，因此其特别环保。
[0018] 发明详述
[0019] 本发明涉及一种方法，其中可将包含一种或多种聚（羟基链烷酸酯）的粉末直接 分散于水介质中，而无需任何额外处理步骤，从而形成稳定的聚（羟基链烷酸酯）水分散 体。
[0020] 本发明的适用的聚（羟基链烷酸酯）包括来自短链和中链长度的羟基烷链烷酸酯 的结构单元。优选的是，链烷酸酯的链长为C 3-C16。特别适用的并且也是市售的聚（羟基链 烷酸酯）包括由3-羟基丁酸酯、4-羟基丁酸酯、3-羟基戊酸酯、3-羟基己酸酯、3-羟基壬 酸酯、3-羟基丙酸酯衍生的结构单元及其混合物。
[0021] 本发明的适用的聚（羟基链烷酸酯）为