生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物及制备其的方法
【专利摘要】一种生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其包括约25到约75重量百分比的对苯二甲酸酯组分和约20到约50重量百分比的二醇组分，其中至少约1重量百分比的对苯二甲酸酯和/或二醇组分中的至少一种源自至少一种生物基材料。一种生产生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物的方法，所述方法包括获得包括乙二醇的二醇组分；获得包括对苯二甲酸的对苯二甲酸酯组分，其中二醇组分和/或二醇组分中的至少一种源自至少一种生物基材料；以及使二醇组分和对苯二甲酸酯组分反应以形成生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，所述生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物包括约25到约75重量百分比的对苯二甲酸酯组分和约20到约50重量百分比的二醇组分。
【专利说明】生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物及制备其的方法
[0001]本申请是本 申请人:于2009年3月3日提交的，申请号为200980108269.9，发明名称为“生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物及制备其的方法”的发明申请的分案申请。
[0002]相关申请资料
[0003]本申请根据35 U.S.C.§ 119(e)要求标题为 “Bio-based PolyethyleneTerephthalate and Articles Made from Bio-based Polyethylene Terephthalate (生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯和由生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的制品)”且在2008年3月28号提交的美国临时申请号61/040349的优先权。
发明领域
[0004]本发明通常涉及生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其包含部分地或全部地源自生物基材料的对苯二甲酸酯和/或二醇组分。
[0005]背景
[0006]聚对苯二甲酸乙二醇酯及其共聚多酯(下文共同地称为“PET”或“聚对苯二甲酸乙二醇酯”)是用于制备包装制品的广泛使用的原材料，这部分地因为它们的透明度、机械性质和阻气性质的优良组合。PET产品的实例包括但不限于用于包装食品、软饮料、酒精饮料、洗涤剂、化妆品、药品和食用油的瓶子和容器。
[0007]大多数商业方法用石油化学衍生的原材料来生产PET。因此，生产成本与石油价格紧密相关。石油化学衍生的PET增加了温室排放物，这是由于其高的石油衍生的碳含量。此外，石油化学产品需要几十万年来自然形成，这使得石油化学衍生的产品是不可再生的，这意味着它们不能够以可与其消费比拟的速率来重新制造、重新生长或再生。
`[0008]取代石油化学衍生的PET的一种方法是从诸如玉米、水稻或其他产生糖和淀粉的植物的生物基材料生产聚乳酸(PLA)生物塑料。参见例如美国专利第6，569，989号。如在美国专利第5，409，751号和美国专利申请第20070187876号中描述的，已经进行将PLA树脂用于注射拉伸成型工艺(injection stretch molding process)以便生产容器的尝试。然而，在许多应用中，通常难以使得PLA适合于当前的PET生产线或者令人满意地用PLA取代PET，这是由于PLA和PET之间显著不同的性质。例如，PLA通常比PET具有更低的阻气性质，这使得PLA容器较不适用于存储诸如充碳酸气的饮料或对氧气敏感的饮料的物品。此外，当前使用的大多数再循环系统是为PET而设计的，如果引入PLA的话，所述系统会被污染。这一问题可以通过诸如使用在PLA和PET之间有区别的瓶子类型的昂贵的解决方案或通过投资于合适的分选技术或新的再循环流来克服。
[0009]因而，存在对具有与石油衍生的PET相似的性质的源自可再生资源的PET的需求。在一些应用中，如果源自可再生资源的PET可以通过现有PET制造设施来加工，和/或可以通过被设计用于再循环石油衍生的PET的系统来容易地再循环，那么这还将是期望的。
[0010]从下面的详述、附图和权利要求中，本发明的其他目的、特征和优点将是明显的。
[0011]附图简述
[0012]图1是制造部分地或全部地源自生物基材料的生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯产品的方法的流程图。
[0013]本发明的详述
[0014]如本申请中所使用的术语“生物基”表示包括源自至少一种生物基材料的一些组分。例如，“生物基PET聚合物”将是包括部分地或全部地源自至少一种生物基材料的至少一种组分的PET聚合物。
[0015]牛物某PET聚合物
[0016]本发明的一个实施方案包括生物基PET聚合物，其包括约25到约75重量百分比的对苯二甲酸酯组分和约20到约50重量百分比的二醇组分，其中至少约I重量百分比的对苯二甲酸酯组分和/或二醇组分中的至少一种源自至少一种生物基材料。在一个更特定的实施方案中，至少约20重量百分比的对苯二甲酸酯组分和/或二醇组分中的至少一种源自至少一种生物基材料。
[0017]在一个实施方案中，生物基PET聚合物包括约30到约70重量百分比的对苯二甲酸酯组分。在一个更特定的实施方案中，生物基PET聚合物包括约40到约65重量百分比的对苯二甲酸酯组分。在另一个实施方案中，生物基PET聚合物包括约25到约45重量百分比的二醇组分。在一个更特定的实施方案中，生物基PET聚合物包括约25到约35重量百分比的二醇组分。
[0018]根据本发明的一个特定实施方案，对苯二甲酸酯组分选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸及其组合。在一个更特定的实施方案中，至少约10重量百分比的对苯二甲酸酯组分源自至少一种生物基材料。在一个实施方案中，对苯二甲酸酯组分包括至少约70重量百分比的对苯二甲酸。在一个更特定的实施方案中，至少约I重量百分比、优选至少约10重量百分比的对苯二甲酸由至少一种生物基材料制成。
[0019]在另一个实施方案中，`二醇组分选自乙二醇、环己烷二甲醇及其组合。在一个更特定的实施方案中，二醇组分包括至少约I重量百分比的环己烷二甲醇。在另一个实施方案中，至少约10重量百分比的二醇组分源自至少一种生物基材料。
[0020]可以将其他成分加入到生物基PET聚合物中。本领域的普通技术人员将能够容易地选择合适的成分来加入到生物基PET聚合物中，以便改进所期望的性质，这可以取决于所预期的应用类型。在一个特定的实施方案中，生物基PET聚合物还可以包括补充组分，补充组分选自至少一种着色剂、至少一种快速再热添加剂、至少一种阻气添加剂、至少一种UV阻挡添加剂及其组合。
[0021]生物基PET聚合物可以用于形成生物基树脂，使用包括但不限于注射成型和拉伸吹塑的方法，生物基树脂可以进一步被加工成生物基容器。本发明的实施方案包括生物基容器，该生物基容器包括上述实施方案的生物基PET聚合物。为适用于某些应用，容器具有某种特性粘度以抵抗移动、倾斜和其他要求。在本发明的一个更特定的实施方案中，生物基容器具有约0.45dL/g到约1.0dL/g的特性粘度。
[0022]本领域中已知具有约5，700年的半衰期的碳-14 (C-14)存在于生物基材料中但不存在于化石燃料中。因而，“生物基材料”是指其中碳来自非化石生物源的有机材料。生物基材料的例子包括但不限于糖、淀粉、玉米、自然纤维、甘蔗、甜菜、柑橘类果实、木本植物、纤维素、木质纤维(lignocelluosic)、半纤维素、马铃薯、植物油、其他多聚糖及其组合，其他多聚糖诸如果胶、甲壳质、果聚糖和支链淀粉。根据一个特定的实施方案，至少一种生物基材料选自玉米、甘蔗、甜菜、马铃薯、淀粉、柑橘类果实、木本植物、纤维素木质素、植物油、天然纤维、油质木材原料及其组合。
[0023]如先前所解释的，C-14的检测指示生物基材料。C-14水平可以通过经由液体闪烁计数来测量其衰变过程(衰变每分钟每克碳或dpm/gC)来确定。在本发明的一个实施方案中，生物基PET聚合物包括至少约0.ldpm/gC (衰变每分钟每克碳)的C-14。
[0024]通过以下实施例进一步阐释本发明，实施例不以任何方式被解释成对本发明的范围强加限制。相反，应清楚理解，可以采取本领域的技术人员在阅读本文的描述之后可以看出的各种其他实施方案、修改及其等效物而不偏离本发明的精神和/或所附权利要求的范围。
[0025]实施例1
[0026]以盲试验方式测量以下样品，以通过液体闪烁计数确定C-14含量的存在。所检测的水平被归一化至可在佐治亚大学得到的现有数据，该现有数据使C-14水平与生物基百分比相互关联。结果在表1中示出。
[0027]表1
[0028]
【权利要求】
1.一种生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，所述生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物包括: 约25到约75重量百分比的对苯二甲酸酯组分，其中所述对苯二甲酸酯组分选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸及其组合；以及 约20到约50重量百分比的二醇组分，其中所述二醇组分选自乙二醇、环己烷二甲醇及其组合； 其中至少约I重量百比的所述对苯二甲酸酯和/或所述二醇组分中的至少一种源自至少一种生物基材料。
2.根据权利要求1所述的生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其中至少约10重量百分比的所述二醇组分源自至少一种生物基材料。
3.根据权利要求1-2所述的生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其中至少约10重量百分比的所述对苯二甲酸酯组分源自至少一种生物基材料。
4.根据权利要求1-2所述的生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其中所述对苯二甲酸酯组分包括至少约70重量百分比的对苯二甲酸，且其中至少约10重量百分比的所述对苯二甲酸源自至少一种生物基材料。
5.根据权利要求1-4所述的生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其中所述至少一种生物基材料选自玉米、甘蔗、甜菜、马铃薯、淀粉、柑橘类果实、木本植物、纤维素木质素、植物油、天然纤维、油质木材原料及其组合。
6.根据权利要求1-5所述的生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，所述生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物还包括补充组分，所述补充组分选自至少一种着色剂、至少一种耐快速再热添加剂、至少一种阻气添加剂、至少一种UV阻挡添加剂及其组合。
7.—种生物基容器，所述生物基容器包含权利要求1-6的生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物。
8.根据权利要求7所述的生物基容器，其中所述生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物包括至少约0.ldpm/gC的碳-14。
9.一种生物基容器，所述生物基容器包含生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物，其中至少I重量百分比的所述聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物源自至少一种生物基材料，其中所述生物基容器具有约0.45dL/g到约1.0dL/g的特性粘度。
10.根据权利要求9所述的生物基容器，其中所述生物基聚对苯二甲酸乙二醇酯聚合物包括约25到约75重量百分比的对苯二甲酸酯组分，其中所述对苯二甲酸酯组分选自对苯二甲酸、对苯二甲酸二甲酯、间苯二甲酸及其组合；以及 约20到约50重量百分比的二醇组分，其中所述二醇组分选自乙二醇、环己烷二甲醇及其组合； 其中至少约10重量百分比的所述二醇组分源自至少一种生物基材料。
【文档编号】C08G63/199GK103483566SQ201310344253
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2009年3月3日 优先权日:2008年3月28日
【发明者】罗伯特·M·克里盖尔, 黄晓燕, 迈克尔·W·舒尔特海斯 申请人:可口可乐公司