PT91598B - PROCESS FOR THE PREPARATION OF DEGRADABLE LACTIDE THERMOPLASTICS - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIÇÃO presente pedido deriva e reivindica prioridade dos seguintes oito pedidos de Patente nos Estados Unidos: 0 pedido intitulado Termoplásticos de Embalegem Biodegredáveis e Maleáveis de Lactídeos. tendo 0 n° de Serie 07/229,896, depositado em 8 de Agosto, 1988; o pedido intitulado Substituição Biodegradável de Poliestireno Cristal, tendo o n? de Serie 07/229,939, depositado em 8 de Agosto, 1988; o pedido intitulado Misturas de Ácido Poliláctico, tendo 0 ne de Serie 07/ /229,894, depositado em 8 de Agosto, 1988; o pedido intitulado Polílactídeos Degradáveis Modificados de Impacto, tendo o ns de Série 07/317,391, depositado em 1 de Março, 1989; o pedido Termoplásticos de Embalagem Biodegradáveis e Maleáveis de Lactídeos, tendo o numero de depósito legal PE 2767-1, depositado em 31 de Julho, 1989; o pedido intitulado Substituição Biodegradável de Poliestireno Cristal, tendo o número de depósito legal PF 2771-1, depositado em 31 de Julho, 1989; o pedido intitulado Misturas de ácido Poliláctico. tendo o número de depósito legal PF 2772-1, depositado em 31 de Julho, 1989; e o pedido intitulado Polilactídeos Degradáveis Modificados de Impacto, tendo o número de depósito legal FF 2781-1, depositado em 31 de Julho, 1989» Todos os pedidos referidos têm o Instituto Memorial Battelle como procurador.DESCRIPTION This application derives and claims priority from the following eight United States patent applications: The application entitled Biodegreeable and Malleable Lactide Packaging Thermoplastics. having Serial No. 07 / 229,896, filed on August 8, 1988; the application entitled Biodegradable Replacement of Polystyrene Crystal, having the n? Serie 07 / 229,939, filed on August 8, 1988; the application entitled Mixtures of Polylactic Acid, having Series Ne 07 / 229,894, filed on August 8, 1988; the application entitled Impact Modified Degradable Polylactides, with Serial Numbers 07 / 317,391, filed on March 1, 1989; the Biodegradable and Malleable Lactid Packaging Thermoplastics application, with the legal deposit number PE 2767-1, filed on July 31, 1989; the application entitled Biodegradable Substitution of Polystyrene Crystal, having the legal deposit number PF 2771-1, filed on July 31, 1989; the application entitled Polylactic acid mixtures. having the legal deposit number PF 2772-1, filed on July 31, 1989; and the application entitled Impact Modified Degradable Polylactides, with the legal deposit number FF 2781-1, filed on July 31, 1989 »All the referred applications have the Memorial Battelle Institute as attorney.
DOMÍNIO DA INVENÇÃOFIELD OF THE INVENTION
Numa primeira forma de concretização, a presente invenção refere-se a polímeros plastificados de 1-lactídeo, D-Lactídeo, D,L-lactídeo e respectivas misturas adequadas para aplicações em embalagem, em que se utilizam normalmente plásticos nao-de gradáveis (p. ex: polietileno) <> Para alem disso a primeira forma de concretização refere-se a um método para a produção de películas maleaveis e de outros produtos de embalagem e ao respectivo produto. A invenção tem utilidade para a produção de um produto que tem as caracteristicas dos plásticos normais, sendo contudo biodegradável.In a first embodiment, the present invention relates to plasticized polymers of 1-lactide, D-Lactide, D, L-lactide and respective mixtures suitable for packaging applications, where non-gradable plastics (p eg polyethylene) <> In addition, the first embodiment refers to a method for the production of malleable films and other packaging products and the respective product. The invention is useful for the production of a product that has the characteristics of normal plastics, yet is biodegradable.
Numa segunda forma de concretização, a invenção revela um material e um processo para o preparar, o qual é uraá alternativa, isto é, uma substituição para o poliestireno cristal, por vezes conhecidos como poliestireno orientável ou OPS. 0 material é uma alternativa para o OPS, mas é composto de um poliéster capaz de ser biodegradado no meio-ambiente após aproximadamente um periodo de um ano. 0 material é um poliéster, constituido por ácido láctico polimerizado, preparado seja de ácido D-láctico seja de ácido 1-láctico ou de ácido D,1-láctico. A proporção entre as duas unidades monoméricas polimerizadas, o processo de tratamento e, em alguns casos, certos ingredientes auxiliares, determinam as propriedades físicas precisas necessárias para as exigências exactas de uma alternativa ao OPS. Deste modo, numa proporção aproximadamente de 90/ /10 de ácido l-láctico/ácido D,1-láctico, o ácido láctico poli2 merizado (PLA) é um termeplástico com um bom comportamento, que é límpido, incolor e muito rígido» Como tal, é muito adequado para preparar películas, espumas e outros produtos termo-formados de plástico descartável ou de utilização para uma só vez. Tendo servido para o seu objectivo como um plástico de embalagem, o PIA biodegrada-se no ambiente de forma lenta dando origem a produtos inócuos quando deixado no meio-ambiente. Este d£ saparecimento inofensivo pode ajudar a minorar os problemas cada vez maiores da poluição de plástico no meio ambiente»In a second embodiment, the invention reveals a material and a process for preparing it, which is an alternative, that is, a replacement for crystal polystyrene, sometimes known as orientable polystyrene or OPS. The material is an alternative to OPS, but is composed of a polyester capable of being biodegraded in the environment after approximately a period of one year. The material is a polyester, consisting of polymerized lactic acid, prepared either from D-lactic acid or from 1-lactic acid or from D, 1-lactic acid. The proportion between the two polymerized monomer units, the treatment process and, in some cases, certain auxiliary ingredients, determine the precise physical properties necessary for the exact requirements of an alternative to OPS. Thus, in a proportion of approximately 90/10 of l-lactic acid / D, 1-lactic acid, poly2 merized lactic acid (PLA) is a thermoplastic with a good behavior, which is clear, colorless and very rigid »As as such, it is very suitable for preparing films, foams and other thermo-formed products of disposable or one-time use plastic. Having served its purpose as a packaging plastic, PIA slowly biodegrades into the environment giving rise to innocuous products when left in the environment. This harmless depletion can help to alleviate the growing problems of plastic pollution in the environment »
Numa terceira forma de concretização, a invenção refere-se à mistura de termoplásticos convencionais com ácido poliláctico. Esta mistura proporciona novos termoplásticos degradáveis no ambiente» Os termoplásticos degradáveis no ambiente sao úteis numa grande variedade de aplicações.In a third embodiment, the invention relates to the mixing of conventional thermoplastics with polylactic acid. This mixture provides new environmentally degradable thermoplastics »Environmentally degradable thermoplastics are useful in a wide variety of applications.
A terceira forma de concretização refere-se adicionalmente a um método para produzir películas maleáveis e outros produtos de embalagem e ao respectivo produto. A invenção tem utilidade na produção de um produto que tem as carac terísticas dos plásticos normais, sendo contudo degradável no ambiente»The third embodiment further relates to a method for producing pliable films and other packaging products and the respective product. The invention is useful in the production of a product that has the characteristics of normal plastics, yet is degradable in the environment »
Uma quarta forma de concretização da invenção refere-se à mistura de elastómeros compatíveis cóm polilactídeos. Esta mistura proporciona polilactídeos modificados por resistência ao impacto que são úteis numa grande variedade de aplicações, incluindo aquelas em que poliestireno modificado de impacto seria usado.A fourth embodiment of the invention relates to the mixture of elastomers compatible with polylactides. This mixture provides impact resistance modified polylactides that are useful in a wide variety of applications, including those where impact modified polystyrene would be used.
A quarta forma de concretização refere-se adi oionalmente a um método para a preparaçao de produtos de embalagem e ao respectivo produto. A invenção tem utilidade na produção de um produto que tem as características dos plásticos normais resistentes e impacto, contudo sendo degradável no ambiente.The fourth embodiment further refers to a method for preparing packaging products and the respective product. The invention is useful in the production of a product that has the characteristics of normal impact and resistant plastics, yet is degradable in the environment.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
Há uma necessidade de um termoplástico de embalagem biodegradável no ambiente como uma resposta às tremendas quantidades de materiais de embalagem de plástico rejei tadas. As vendas de plástico nos Estados Unidos em 1987 foram de 24,4 milhões de toneladas métricas, dos quais 5,7 milhões foram registados como plásticos para embalagem. Uma quantidade significativa deste plástico é rejeitada e torna-se uma poluiçao de plástico, que constitui uma mancha na paisagem e uma ame aça pra a vida marinha. Estimativas de mortalidade alcançam um número tão elevado como 1 a 2 milhões de aves marinhas e 100 000 mamíferos marinhos por ano.There is a need for a biodegradable packaging thermoplastic in the environment as a response to the tremendous amounts of discarded plastic packaging materials. Plastic sales in the United States in 1987 were 24.4 million metric tons, of which 5.7 million were recorded as packaging plastics. A significant amount of this plastic is discarded and becomes a plastic pollution, which constitutes a stain on the landscape and a threat to marine life. Mortality estimates reach as high as 1 to 2 million sea birds and 100 000 marine mammals per year.
Um outro problema com os desperdícios de mebalagens de plástico é a preocupação provocada pela escassez de terrenos para' aterros sanitários. 'Calcula-se qua a maioria das grandes cidades terá esgotado terrenos disponíveis para d£ posição de resíduos sólidos no inicio de década de 1990. Os plásticos constituem aproxiamadamente 5 por cento do peso e 6 por cento do volume dos residuos sólidos.Another problem with the waste of plastic packaging is the concern caused by the scarcity of land for landfills. 'It is estimated that most large cities will have exhausted land available for the disposal of solid waste in the early 1990s. Plastics make up approximately 5 percent of the weight and 6 percent of the volume of solid waste.
Uma outra desvantagem dos plásticos convencionais é serem em última análise derivados do petróleo, o que deixa os plásticos dependentes das incertezas de importação de petróleo bruto estrangeiro. Umamelhor fonte de materia-prima seria uma que derivasse de recursos domésticos renováveis.Another disadvantage of conventional plastics is that they are ultimately derived from petroleum, which makes plastics dependent on the uncertainties of importing foreign crude oil. A better source of raw material would be one that derives from renewable domestic resources.
No entanto, há boas razões para o uso de plásticos em embalagens. Proporcionam qualidade estéticas atra entes sob a forma de embalagens atractivas, as quais se podem fabricar rapidamente e encher com unidades específicas de produtos. As embalegens mantêm higiene, estabilidade de armazena mento e qualidades proveitosas, tais como transparência para inspecção dos conteúdos. Estas embalagens são conhecidas pelo seu baixo custo de produção e pela estabilidade quimica.However, there are good reasons for using plastics in packaging. They provide attractive aesthetic quality in the form of attractive packaging, which can be manufactured quickly and filled with specific product units. The packaging maintains hygiene, storage stability and useful qualities, such as transparency for inspection of the contents. These packages are known for their low production cost and chemical stability.
Esta estabilidade conduz, no entanto, a uma vida muito longa do plástico de modo que, quando termina a sua função, as embalagens rejeitadas permanecem no meio-ambiente por um tempo incalculável.This stability leads, however, to a very long life of the plastic so that, when its function ends, the discarded packages remain in the environment for an incalculable time.
Os polímeros e copolímeros de ácido láctico sao conhecidos há já algum tempo como sendo materiais de propriedades únicas, pois são biodegradáveis, biocompatíveis e ter moplásticos. Estes polímeros são termoplásticos que funcionam bem, 100 por cento, verdadeiramente biodegradáveis num corpo animal através de hidrólise durante um período de tempo que vai desde vários meses a um ano» Num ambiente húmido eles começam a apresentar degradação após várias semanas e desaparecem num período de cerca de um ano quando deixados sobre ou no interior do solo ou na água do mar. Os produtos de degradação são ácido láctico, dióxido de carbono e água, sendo todos eles inofensivos.Lactic acid polymers and copolymers have been known for some time as materials with unique properties, as they are biodegradable, biocompatible and have moplastics. These polymers are thermoplastics that work well, 100 percent, truly biodegradable in an animal body through hydrolysis over a period of time ranging from several months to a year »In a humid environment they start to show degradation after several weeks and disappear in a period of about a year when left on or in the ground or in seawater. The degradation products are lactic acid, carbon dioxide and water, all of which are harmless.
Na prática, converte-se o ácido no seu lactídeo que é um dímero cíclico, o qual constitui o monómero para polimerização. 0 ácido láctico encontra-se potencial mente disponível a partir de matérias primas baratas, tais como amido de milho ou xarope de milho, por fermentação, ou a partir de ma térias primas petroquímicas, tais como etileno.. Converte-se facilmente o monómero de lactídeo em resina através de polimerização por fusão catalisada, um processo comum bem conhecido dos produtoresde plásticos. Ao realizar a polimerização de um monomero intermediário, é permitida versatilidade na composição de resina. Pode-se controlar facilmente o peso molecular. As 'composiçoes podem ser alteradas para introduzir propriedades específicas.In practice, the acid is converted into its lactide, which is a cyclic dimer, which constitutes the monomer for polymerization. Lactic acid is potentially available from cheap raw materials, such as corn starch or corn syrup, by fermentation, or from petrochemical raw materials, such as ethylene. resin lactide through catalyzed fusion polymerization, a common process well known to plastics producers. When polymerizing an intermediate monomer, versatility in resin composition is allowed. Molecular weight can be easily controlled. The compositions can be changed to introduce specific properties.
Os homopolímeros e copolímeros de diversos ésteres cíclicos, tais como glicolídeo, lactídeo, e as lactonas tâm sido descritos em numerosas patentes e publicações cien tíficas. Patentes anteriores revelaram processos para pólimerizar ácido láctico, lactídeo, ou ambos, e não conseguiram polí5Homopolymers and copolymers of various cyclic esters, such as glycolide, lactide, and lactones have been described in numerous patents and scientific publications. Previous patents have disclosed processes for polymerizing lactic acid, lactide, or both, and have failed to polymerize
meros de elevado peso molecular com boas propriedades físicas, e os produtos poliméricos eram frequentemente materiais pegajosos e viscosos, sem boas propriedades físicas, Ver, por exemplo, as Patentes U.S. 1 995 970; 2 362 511; e 2 683 136. A patente lowe, Patente U.S. 2 668 162, ensina em primeiro lugar a utilização de glicolídeo e lactídeo puros para obter polímeros e copolímeros de lactídeo de elevado peso molecular. 0 lactídeo é a dilactona de ácido láctico e é um ester interno do ácido láctico, Quando se forma o lactídeo, elimina-se a água como produto secundário permitindo, subsequentemente, ao lactídeo ser polimerizado por abertura do anel dando um poliéster linear de elevado peso molecular sem métodos de condensação cansativos. A copolimerização de lactídeo e glicolídeo conferiu rigidez e melhorou o processamento de termoplástico, em comparação com os homopolimeros. Obtiveram-se polímeros e copolimeros de excelentes propriedades físicas usando o lactídeo intermediário, para formar PLA. A patente Lowe revela copolimeros de lactídeo e glicolídeo que são rijos, límpidos, alongáveis a frio, elásticos e capazes de se converter a 210°C em películas consistentes.high molecular weight merers with good physical properties, and polymeric products were often sticky and viscous materials without good physical properties, see, for example, U.S. Patents 1,995,970; 2,362,511; and 2,683,136. The lowe patent, U.S. Patent 2,668,162, teaches first of all the use of pure glycolide and lactide to obtain high molecular weight lactide polymers and copolymers. The lactide is the lactic acid dilactone and is an internal ester of lactic acid. When the lactide is formed, water is eliminated as a by-product, subsequently allowing the lactide to be polymerized by opening the ring giving a high weight linear polyester. molecular without tiring condensation methods. The copolymerization of lactide and glycolide conferred rigidity and improved the processing of thermoplastic, compared to homopolymers. Polymers and copolymers of excellent physical properties were obtained using the intermediate lactide to form PLA. The Lowe patent discloses copolymers of lactide and glycolide which are hard, clear, cold-stretching, elastic and capable of converting at 210 ° C into consistent films.
Revelações semelhantes na patente e em outras literaturas desenvolveram os processos de polimerização e copolimerização de lactídeo para produzir polímeros muito fortes, cristalinos, orientáveis e duros, que foram transformados em fibras e em dispositivos protésicos que eram biodegradáveis e biocompatíveis, por vezes chamados absorvíveis. Os polímeros de sapareciam lentamente através de hidrólise. Ver, por exemplo, Patentes U.S. 2 703 316; 2 758 987; 3 297 033; 3 463 158;Similar disclosures in the patent and other literature have developed lactide polymerization and copolymerization processes to produce very strong, crystalline, orientable and hard polymers, which have been transformed into fibers and prosthetic devices that were biodegradable and biocompatible, sometimes called absorbable. The polymers slowly sap through hydrolysis. See, for example, U.S. Patents 2,703,316; 2,758,987; 3,297,033; 3,463,178;
531 561; 3 620 218; 3 636 956; 3 736 646; 3 797 499; 3 839 297 3 982 543; 4 243 775; 4 438 253; 4 496 446; Pedido de Patente Europeia 0146398. Pedido Internacional W0 86/00533, e Offenlegundsschrift 2 118 127.531 561; 3,620,218; 3,636,956; 3,736,646; 3,797,499; 3 839 297 3 982 543; 4,243,775; 4,438,253; 4,496,446; European Patent Application 0146398. International Application W0 86/00533, and Offenlegundsschrift 2 118 127.
Outras patentes ensinam a utilização destes polímeros como elementos cirúrgicos duros para fechos, parafusos, pregos, alfinetes e próteses de ossos biomedicinais. Ver ·· 6 ··Other patents teach the use of these polymers as hard surgical elements for clasps, screws, nails, pins and prostheses for biomedical bones. See ·· 6 ··
por exemplo, Patentes U.S. 3 739 773: 4 060 089; e 4 279 249.for example, U.S. Patents 3,739,773: 4,060,089; and 4,279,249.
Têm sido revelados aparelhos de libertação controlada, usando misturas de substâncias bioactivas com os polímeros e copolímeros de lactídeo e/ou glicolídeo. Ver, por exemplo, Patentes U.S. 3 773 919; 3 887 699; 4 273 920; 4 419 340 4 471 077; 4 578 384; 4 728 721; R.G. Sinclair, Environmental Science & Technology, 7 (10), 955 (1973). R.G. Sinclair, Actas, 55 Simpósio Internacional sobre libertação Controlada de Materiais Bioactivos, 5«12 e 8.2, Editorial da Universidade de Akron, 1978«. Estas aplicações de polímeros e copolímeros de laç táeo requeriam materiais rijos ou vítreos, que fossem trituraveis e nao revelavam propriedades físicas para uso evidente em materiais de embalagem de termoplástico.Controlled release devices have been developed using mixtures of bioactive substances with lactide and / or glycolide polymers and copolymers. See, for example, U.S. Patents 3,773,919; 3 887 699; 4,273,920; 4,419,340 4,471,077; 4,578,384; 4,728,721; R.G. Sinclair, Environmental Science & Technology, 7 (10), 955 (1973). R.G. Sinclair, Actas, 55 International Symposium on Controlled Release of Bioactive Materials, 5 «12 and 8.2, Akron University Editorial, 1978«. These applications of polymers and copolymers of lace required rigid or glassy materials, which were grindable and did not reveal physical properties for evident use in thermoplastic packaging materials.
Descobriram-se referências na técnica anterior para uso de copolímeros de lactídeo para aplicações de embalagem evidentes. Deste modo, na patente Lowe anteriormente mencionada, referem-se películas consistentes e límpidas de um copolímero de lactáeo e glicolídeo. Na Patente U.SO 2 703 316 descrevem-se polímeros de lactídeo como formadores de películas os quais são rijos e orientáveis. Descreveu-se um tecido de em brulho” qué era rijo, flexível e forte, quebradiço ou maleável. No entanto, para obter maleabilidade, o polilactídeo deve estar molhado com solvente volátil, de contrário obtinham-se polímeros quebradiços e duros. Especifica-se que o monómero de lactídeo tem um ponto de fusão acima de 12090«, 0 numero de 1-lactideo funde a 95^C e o D,E-lactídeo funde a 1282CO Isto e um exem pio da técnica anterior que ensina modificações especiais de polímeros de lactídeo a fim de obter maleabilidade. Deste modo, na Patente U.S. 3 021 309, copolimerizçpn-se lactídeos com delta-valerolactona e caprolactona a fim de modificar polímeros de lactídeo e obter sólidos cristalinos, brancos e rijos. Composições de copolímero sólidas e moles sao mencionadas apenas com o copolímero de caprolactona e lactoria do ácido 2,4-dimetil-4-metoximetil-5-hidroxipentanóico, não com composições de lactídeo. A Patente U.S. 3 284 417 diz respeito à produção de poliésReferences have been found in the prior art for the use of lactide copolymers for obvious packaging applications. Thus, in the aforementioned Lowe's patent, clear and consistent films of a lactose and glycolide copolymer are referred to. The US Patent 2,703,316 describes lactide polymers as film formers which are tough and orientable. A "rubble" fabric was described, which was stiff, flexible and strong, brittle or malleable. However, to obtain malleability, the polylactide must be wetted with a volatile solvent, otherwise brittle and hard polymers were obtained. It is specified that the lactide monomer has a melting point above 12090 ′, the number of 1-lactide melts at 95 ° C and the D, E-lactide melts at 1282C O This is an example of the prior art which teaches special modifications of lactide polymers in order to obtain malleability. Thus, in US Patent 3,021,309, lactides are copolymerized with delta-valerolactone and caprolactone in order to modify lactide polymers and obtain hard, white, crystalline solids. Solid and soft copolymer compositions are mentioned only with the copolymer of caprolactone and lactoria of 2,4-dimethyl-4-methoxymethyl-5-hydroxypentanoic acid, not with lactide compositions. US Patent 3,284,417 concerns the production of polyethers
- 7 teres uteis como plastificantes e intermediários para a preparação de elastómeros e espumas. Esta patente exclui lactídeos e usa composições com base em lactonas em anel com 7 a 9 memoros, tal como epsilon-caprolactona, a fim de obter os intermediários desejados. Não são fornecidos dados alguns sobre a resistência à tracção, módulo ou percentagem de alongamentoo A Patente U.S. 3 297 033 ensina a utilização de copolimeros de glicolídeo-lactídeo para preparar materiais apacos, orientáveis em fibras adequadas para suturaso Afirma-se que plastificantes interferem com a cristalinidade, mas sao uteis para esponjas e películas”o É evidente nestas revelações o facto dos polímeros e copolimeros de lactídeo serem duros excepto quando plastifica dos. Isto é igualmente verdade na Patente U.S. 3 736 646, onde se amolecem copolimeros de lactídeo-glicolídeo através do uso de solventes, tais como cloreto de metileno, xileno ou tolueno. Na Patente UOS. 3 797 499 citam-se copolimeros de 1-lactídeo e D,L-lactídeo como possuindo maior flexibilidade em fibras alongadas para suturas absorvíveis. Estas fibras têm tracções superiores a 50 000 psi (3 45O bar) com percentagens de alongamento de aproximadamente 20 por cento. Os módulos são de cerca de ura milhão de psi (70 000 bar). Estas ainda sB° composições muito duras comparadas com a maioria das composiçoes para embalagem flexíveis, reflectindo a sua utilização para suturas. A Patente U.S. 3 844 987 revela 0 uso de enxertos e de misturas de polímeros biodegradáveis com produtos biodegradáveis de ocorrên cia natural, tais como materiais celulósicos, pó de semente de soja, cascas de arroz e leveduras de cerveja, para artigos manufacturados tais como um contentor para manter um meio para fa zer germinar e crescer sementes ou rebentos. Estes artigos manu facturados não adequados para aplicações de embalagem. A Patente U.S. 4 620 999 revela uma composição sob a forma de um saco de uso unico biodegradável composta pór polímeros de copolímero de 3-hidroxibutirato e 3-hidroxibutirato/3-hidroxivalerato.- 7 useful esters as plasticizers and intermediates for the preparation of elastomers and foams. This patent excludes lactides and uses lactone ring based compositions with 7 to 9 memos, such as epsilon-caprolactone, in order to obtain the desired intermediates. Some data are not provided on the tensile strength, modulus or percentage of elongation. US Patent 3,297,033 teaches the use of glycolide-lactide copolymers to prepare ductile materials, orientable in fibers suitable for suturing. Plasticizers are said to interfere with crystallinity, but are useful for sponges and films ”o It is evident in these disclosures that the lactide polymers and copolymers are hard except when plasticized. This is also true in US Patent 3,736,646, where lactide-glycolide copolymers are softened through the use of solvents, such as methylene chloride, xylene or toluene. In U S. Patent 3,797,499 are mentioned copolymers of 1-lactide and D, L-lactide as possessing greater flexibility in elongated fibers for absorbable sutures. These fibers have tensile strengths greater than 50,000 psi (3,450 bar) with elongation percentages of approximately 20 percent. The modules are about one million psi (70,000 bar). These are still very hard compositions compared to most flexible packaging compositions, reflecting their use for sutures. US Patent 3 844 987 discloses the use of grafts and mixtures of biodegradable polymers with naturally occurring biodegradable products, such as cellulosic materials, soybean seed powder, rice husks and beer yeasts, for manufactured articles such as a container to hold a medium for germinating and growing seeds or sprouts. These invoiced items are not suitable for packaging applications. US Patent 4 620 999 discloses a composition in the form of a single biodegradable bag composed of polymers of copolymer of 3-hydroxybutyrate and 3-hydroxybutyrate / 3-hydroxyvalerate.
ácido láctico, para comparação, é o ácido 2-hidroxi-propionico. A Patente U.S. 3 982 543 ensina a utilização de solventes voláteis como plastificantes com copolimeros dé lactídeo a fim de obter maleabilidade. As Patentes U.S. 4 045 418 e 4 057 537lactic acid, for comparison, is 2-hydroxy-propionic acid. U.S. Patent 3,982,543 teaches the use of volatile solvents as plasticizers with lactide copolymers in order to obtain malleability. U.S. Patents 4,045,418 and 4,057,537
baseiam-se na copolimerização de caprolactona com lactídeos seja l-lactídeo ou D-l-lactídeo, a fim de obter maleabilidade. A Patente U.S. 4 052 988 ensina a utilização de poli-(p-dioxanona) a fim de obter melhor ligamento de nó e segurança de nó para suturas absorvíveis. As Patentes U.S. 4 58? 769 e 4 526 695 revelam o uso de polímeros e copolímeros de glicolí deo e de lactídeo deformáveis, mas apenas a temperaturas eleva das. 0 pedido de Patente Europeia 0108933 usa uma modificação de copolímeros de glicolídeo com polietileno-glicol a fim de obter copolímeros de bloco triplo, que são referidos como materiais de sutura. Como foi anteriormente mencionado, existe um forte consenso que considera que a maleabilidade se obtém em polímeros de lactídeo apenas através de plastificantes que sejam solventes voláteis e fugitivos, ou outros materiais de comonómero.they are based on the copolymerization of caprolactone with lactides be either l-lactide or D-l-lactide, in order to obtain malleability. U.S. Patent 4,052,988 teaches the use of poly- (p-dioxanone) in order to obtain better knot ligation and knot security for absorbable sutures. U.S. Patents 4,558? 769 and 4,526,695 disclose the use of deformable glycolide and lactide polymers and polymers, but only at elevated temperatures. European patent application 0108933 uses a modification of glycolide copolymers with polyethylene glycol in order to obtain triple block copolymers, which are referred to as suture materials. As previously mentioned, there is a strong consensus that malleability is obtained in lactide polymers only through plasticizers that are volatile and fugitive solvents, or other comonomer materials.
Conhecera-se da técnica anterior os copolímeros de L-lactídeo e D,l-lactídeo, mas referências observam que a maleabilidade não é uma propriedade física intrínseca. A Patente U.S. 2 758 987 revela homopolímeros de 1- ou D-L-lactídeo, os quais são descritos como sendo prensáveis por fusão em películas orientáveis, fortes e límpidas. As propriedades do pç> li-L-lactídeo são dadas como: resistência à traeção, 29 000 psi (2000 bar); percentagem de alongamento, 23 por cento; módulo de elasticidâde 710 000 psi (50 000 bar). As propriedades do poli-D,l-lactídeo eram: 26 000 psi (l 800 bar) de resistência à traeção; 48 por cento de alongamento; e um módulo de elasticidade de 260 000 psi (18 000 bar). Os copolímeros de 1- e D,L-lactídeo, isto é, os copolímeros de ácido 1- e D,l-lactídeo, são revelados apenas para uma mistura 50/50 em peso. Eornecem-ôe apenas propriedades de ponto de aderência (Exemplo 3). Rei. vindica-se como preferida uma espécie de monómero antipodal (opticamente activo, por exemplo, l-lactídeo) para o desenvolvimento de elevada resistência à traeção. São exemplificados os homopolímeros de líactídeo e'D,l-lactídeó, assim como a proporção em peso 75/25, 50/50 e 25/75 de copolímeros de 1-/D,1-lactídeo na Patente U.S. 2 951 828, a qual tevela a polimerização por gotas de ácidos alfa-hidroxi-carboxílicos. Os copolí.Copolymers of L-lactide and D, l-lactide had been known in the prior art, but references note that malleability is not an intrinsic physical property. U.S. Patent 2,758,987 discloses homopolymers of 1- or D-L-lactide, which are described as being pressable by melting into orientable, strong and clear films. The properties of pç> li-L-lactide are given as: tensile strength, 29,000 psi (2000 bar); elongation percentage, 23 percent; elasticity module 710,000 psi (50,000 bar). The properties of poly-D, 1-lactide were: 26,000 psi (1,800 bar) of tensile strength; 48 percent stretching; and a modulus of elasticity of 260,000 psi (18,000 bar). Copolymers of 1- and D, L-lactide, i.e., copolymers of 1- and D, 1-lactide, are disclosed only for a 50/50 by weight mixture. They offer only stickiness properties (Example 3). Rei. An antipodal monomer species (optically active, for example, l-lactide) is preferred as the preferred source for the development of high resistance to traction. Exemplary are the homopolymers of e'D, l-lactide, and the weight ratio 75/25, 50/50 and 25/75 of 1- / D, 1-lactide copolymers in US Patent 2 951 828, a which shows the polymerization by drops of alpha-hydroxy-carboxylic acids. The copolí.
meros têm pontos de amolecimento de 110 a 135^0. Nao se fornecem mais quaisquer dados de propriedades físicas nó que refere à dureza e flexibilidade, excepto para propriedades físicas que se referem ao tamanho da gota e a pontos de amolecimento na gama de 110 a 135eC. As proporções em peso 95/5, 92,5/7,5 90/l0 e 85/15 de copolímeros de l-lactídeo/D,L-lactídeo estão referidas nas Patentes U.S. 3 636 956 e 3 797 499· São avaliados como filamentos de fibras alongadas e têm resistências à traeção superiores a 50 000 psi (3 45O bar), mõdulos de cerca de um milliac (70 000 bar), e percentagem de alongamentos de aproximadamente 20 por cento. Usaram-se plastificantes, do mesmo modo que na Patente U.S. 3 636 956 anterior, para dar maleabilidadee Refere- se na Offenlegundsschrift 2 118 127 um polímero obviamente cristalino e completamente branco constituído por um copolímero de l-lactídeo/D,L-lactídeo numa proporção de 90/10«, Nao se forneceram quaisquer propriedades físicas para este copolímero. A Patente ensina a utilização de elementos cirúrgicos.mers have softening points of 110 to 135 ^ 0. No further physical property data is provided for the hardness and flexibility, except for physical properties which refer to the drop size and softening points in the range of 110 to 135 and C. The weight ratios 95/5, 92.5 / 7.5 90/10 and 85/15 copolymers of l-lactide / D, L-lactide are referred to in US Patents 3,636,956 and 3,797,499 · They are evaluated as elongated fiber filaments and have resistance to traction greater than 50,000 psi (3,450 bar), modules of about one milliac (70,000 bar), and elongation percentage of approximately 20 percent. Plasticizers, in the same way as in US Patent 3,636,956 above, were used to give malleability and an Off-white crystalline polymer consisting of a l-lactide / D, L-lactide copolymer refers to Offenlegundsschrift 2 118 127 in a ratio of 90/10 ', no physical properties were provided for this copolymer. The patent teaches the use of surgical elements.
Todas as Patentes U.S. 3 297 033; 3 463 158}All U.S. Patents 3,297,033; 3 463 158}
531 561; 3 636 956; 3 736 646; 3 739 773 e 3 797 499 revelam polímeros e copolímeros de lactídeo que são polímeros orientáveis, cristalinos e fortes, adequados pará fibras e materiais de sutura. Estas revelações ensinam a utilização de materiais altamente cristalinos, os quais são orientados por alongamento e recozidos a fim de obter resistência a tracções e módulos, caracteristicamente superiores a 50 000 psi e I 000 000 psi (3 45O e 70 000 bar), respectivamente. Embora se mencione a po_s sibilidade de moldagem numa variedade de artigos de várias formas, nao se mencionam as propriedades físicas de produtos extrusadós e moldados não-orientados. Por exemplo, a Patente U.S»531 561; 3,636,956; 3,736,646; 3,739,773 and 3,797,499 disclose lactide polymers and copolymers which are orientable, crystalline and strong polymers suitable for fibers and suture materials. These disclosures teach the use of highly crystalline materials, which are oriented by elongation and annealed in order to obtain tensile strength and modulus, characteristically greater than 50,000 psi and 1 000 000 psi (3,450 and 70,000 bar), respectively. Although the possibility of molding is mentioned on a variety of articles in various forms, the physical properties of extruded and non-oriented molded products are not mentioned. For example, the U.S Patent »
636 956 ensina a préparação de uma proporção em peso de 90/l0 de L-lactídeo/Djl-lactídeo é refere fibras orientadas e alongadas. No entanto, e preferível nesta revelação usar monómero de L-lactídeo puro para maior cristalinidade e traeção da fibra alongada.636 956 teaches the preparation of a 90 / l0 weight ratio of L-lactide / Djl-lactide and refers to oriented and elongated fibers. However, it is preferable in this disclosure to use pure L-lactide monomer for greater crystallinity and traction of the elongated fiber.
A Patente U.SThe U.S Patent
797 499 ensina a copo-797 499 teaches the glass-
liraerizaçao duma proporção em peso de 95/5 de L-lactídeo, D,L-lactídeo (Exemplo V); no entanto, o material é transformado em filamentos. Na coluna 5, linha 1, Schneider ensina, em oposição, propriedades acentuadas na gama proporcionada na presen te invenção. Utilizam-se plastificadores, tais como triacetato de glicerilo, benzoato de etilo e ftalato de dietilo.lyering a 95/5 weight ratio of L-lactide, D, L-lactide (Example V); however, the material is turned into filaments. In column 5, row 1, Schneider, in contrast, teaches marked properties in the range provided in the present invention. Plasticizers are used, such as glyceryl triacetate, ethyl benzoate and diethyl phthalate.
As patentes U.S. 3 736 646, 3 773 919, 3 887 699, 4 273 920, 4 471 077 e 4 578 384 ensinam a utilização de polímeros e copolímeros de lactídeo como matrizes de libertação retardada para produtos farmacêuticos, as quais são biodegradá veis e biocompatíveis. Mais uma vez, as propriedades físicas dos polímeros obtidos por métodos usuais de termomoldação, tais como extrusão de películas ou moldagem, não são referidas.US patents 3 736 646, 3 773 919, 3 887 699, 4 273 920, 4 471 077 and 4 578 384 teach the use of lactide polymers and copolymers as delayed release matrices for pharmaceutical products, which are biodegradable and biocompatible. Again, the physical properties of the polymers obtained by usual thermoforming methods, such as film extrusion or molding, are not mentioned.
. De particular interesse, a Patente U. S.. Of particular interest, the U. S. Patent
719 246 ensina a'combinação de homopolímeros de l-lactídeo, D-lactídeo, polímeros ou respectivas misturas} e copolímeros de l-lactídeo ou D-lactídeo com, pelo menos, um comonómero não laç tídeo. A mistura tem em vista a produção de composições que tenham segmentos interactivos de poli-(L-lactídeo) e poli-(D-lactídeo) .719 246 teaches the combination of homopolymers of l-lactide, D-lactide, polymers or mixtures thereof} and copolymers of l-lactide or D-lactide with at least one non-lactide comonomer. The mixture is aimed at producing compositions that have interactive segments of poly- (L-lactide) and poly- (D-lactide).
A Patente Canadiana 808 731 refere os copolímeros de L- e D,L-lactídeo em que um metal bivalente do Grupo II forma parte da estrutura. 0 copolímero de L-/D,L-lactídeo nu ma proporção 90/l0 (Exemplo 2) e o homopolímero de L-lactídeo foram éscritos como sendo adequados para películas e fibras. Descreve-se o copolímero na proporção 9θ/ΐθ como sendo um copç límero branco e pode-se moldar o homopolímero de L-lactídeo em películas transparentes. (0 polímero mais cristalino deveria ser 0 material branco ou opaco, que é o homopolímero.) A paten te revela que o facto de os novos polilactídeos, da presente invenção, conterem o componente metálico do catalisador na forma de um lactato parece ser significativo Além disso, os polilactídeos encontram utilidade na manufactura de películas e fibras, os quais são preparados por métodos convencionais de manufactura de resina termoplástica”. Nao sao fornecidos dados alguns de propriedades físicas sobre a resistência e flexibilidade dos filmes.Canadian Patent 808,731 discloses copolymers of L- and D, L-lactide in which a bivalent metal of Group II forms part of the structure. The L- / D, L-lactide copolymer in a 90/100 ratio (Example 2) and the L-lactide homopolymer have been described as being suitable for films and fibers. The 9θ / 9θ copolymer is described as a white copolymer and the L-lactide homopolymer can be molded into transparent films. (The most crystalline polymer should be the white or opaque material, which is the homopolymer.) The patent reveals that the fact that the new polylactides of the present invention contain the metallic component of the catalyst in the form of a lactate appears to be significant. In addition, polylactides find use in the manufacture of films and fibers, which are prepared by conventional methods of manufacturing thermoplastic resin ”. Some of the physical properties data on the strength and flexibility of the films are not provided.
A Patente Canadiana 865 673 revela composições de copolímeros de l-lactídeo e D,l-lactídeo nas proporções de 1-/D,L-lactídeo de 97/3, 95/5, 92,5/7,5 90/10 e 85/15, respectivamente. Estes foram todos caracterizados como filamentos alongados para aplicações cirúrgicas. A resistência a tracção, aproximadamente de 100 Ό00 psi, (6 9θθ bar), era elevada, o alongamento era de aproximadamente 20 por cento e mencionaram-se plastificantes para conseguir maleabilidade. Reivindicam-se coraposiçoes de D,L-lactideo de menos de 15 por cento de peso.Canadian Patent 865 673 discloses copolymer compositions of l-lactide and D, l-lactide in the proportions of 1- / D, L-lactide of 97/3, 95/5, 92.5 / 7.5 90/10 and 85/15, respectively. These were all characterized as elongated filaments for surgical applications. The tensile strength, approximately 100 Ό00 psi, (6 9θθ bar), was high, the elongation was approximately 20 percent and plasticizers were mentioned to achieve malleability. D, L-lactide bodies of less than 15 weight percent are claimed.
A Patente Canadiana 923 245 revela os copolímeros de L- e D,l-lactídeo (Exemplo 15)· Descreve-se o copolímero com uma proporção 90/10 como sendo um polilactídeo branco. Declara-se que os polilactídeo preparados pelos métodos da patente têm utilidade na manufactura de películas ou fibras preparadas por métodos de fabricação de resinas termoplásticas con vencionais.Canadian Patent 923 245 discloses the copolymers of L- and D, l-lactide (Example 15) · The copolymer with a 90/10 ratio is described as being a white polylactide. It is stated that polylactides prepared by the methods of the patent are useful in the manufacture of films or fibers prepared by conventional thermoplastic resin manufacturing methods.
A Patente U.S. 4 719 246 ensina a utilização e mistura simples de polímeros de poli-1- e poli-(D-lactídeo), re feridos como poli-(S-lactídeo) e poli-(R-lactídeo), de respectivas misturas; e copolímeros de l-lactídeo ou D-lactídeo com, pelo menos, um comonémero nao lactídeo. 0s exemplos sao todos misturas físicas. As propriedades especiais de interligação” derivam da formação de compostos de recémicos (cf. Estereóquimica de compostos de Carbono, Ε. 1. Eliel, McGraw-Hill, 1962, p. 45). 0s compostos recémicos sao constituídos por enanciomeros engachados, isto é, as formas D e 1 (ou R e S) são ligadas uma à outra por forças polares. Este facto pode provócar uma diminuição, ou um aumento, dos pontos de fusão cristalina, dependendo de se as forças D para D (ou 1 para'1) são menores, ou maiores, que as forças D para 1. 0s compostos recémicos polímé- 12 ricos necessários para acentuar o efeito (conforme declarado na Patente U.S. 4 719 246, Coluna 4, linha 48) são homopolímeros, ou comprimentos de cadeias longas, tanto D como 1. A grande simetria ou regularidade destas estruturas permite-lhes adaptarem -se umas às outras, ou engacharem, através de forças polares muito regulares, seja por serem iguais ou imagens reflectidas. Isto conduz a um cristalinidade considerável. A técnica de compostos racémicos tem uma longa história que vai até à química clássica.US Patent 4,719,246 teaches the use and simple mixing of polymers of poly-1- and poly- (D-lactide), referred to as poly- (S-lactide) and poly- (R-lactide), of respective mixtures ; and copolymers of l-lactide or D-lactide with at least one non-lactide comonomer. The examples are all physical mixtures. The special interconnecting properties ”are derived from the formation of newborn compounds (cf. Stereochemistry of Carbon Compounds, Ε. 1. Eliel, McGraw-Hill, 1962, p. 45). The newly formed compounds are constituted by enanciomeros fittings, that is to say, the forms D and 1 (or R and S) are connected to each other by polar forces. This fact can cause a decrease, or an increase, in the crystalline melting points, depending on whether the D to D (or 1 to '1) forces are less, or greater, than the D to 1 forces. 12 riches needed to accentuate the effect (as stated in US Patent 4,719,246, Column 4, line 48) are homopolymers, or lengths of long chains, both D and 1. The great symmetry or regularity of these structures allows them to adapt to each other, or to hook, using very regular polar forces, either because they are the same or reflected images. This leads to considerable crystallinity. The racemic compound technique has a long history that goes back to classical chemistry.
A Patente U.S. 4 661 550, revela as misturas de um ácido poli-(L-láctico) e/ou ácido poli-(D,L-láctico) com um poli-éster-uretano ou poliéster-uretano segmentado. Formam-se materiais biodegradáveis que são uteis em substituições sin téticas de tecidos e orgãos biológicos em cirurgia reconstrutiva.U.S. Patent 4,661 550 discloses mixtures of a poly- (L-lactic) acid and / or poly- (D, L-lactic) acid with a segmented polyester-urethane or polyester-urethane. Biodegradable materials are formed that are useful in synthetic replacements of tissues and biological organs in reconstructive surgery.
Em lado nenhum da técnica anterior se revela que polímeros de lactídeos sejam capazes de composiçoes altamen te extensíveis e maleáveis, através da utilização de monómeros da lactídeos, ácido láctico ou oligómeros de ácido láctico como o plastificanteo Nenhuma das composições anteriores é adequada para as necessidades de embalagem hem definidas da industria de polímeros termoplásticos.Nowhere in the prior art is it revealed that lactide polymers are capable of highly extensible and malleable compositions, through the use of lactide monomers, lactic acid or lactic acid oligomers such as plasticizer None of the above compositions is suitable for the needs of hem packaging defined by the thermoplastic polymer industry.
Será apreciado pelos peritos na técnica que duplicar as características de um termoplástico com um outro não é previsível. Deste modo, com poliestireno cristal, ou OPS, há requisitos exactos para desempenho satisfatório de poliestireno, que tem sido desenvolvido durante muitos anos para ir de encontro às especificações de manufactura e uso final de graus de OPS.It will be appreciated by those skilled in the art that duplicating the characteristics of one thermoplastic with another is not predictable. Thus, with crystal polystyrene, or OPS, there are exact requirements for satisfactory performance of polystyrene, which has been developed for many years to meet the specifications of manufacture and end use of grades of OPS.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO ensinamento geral da invenção, e primeira forma de concretização, é que homopolímeros de L-lactídeo, D- 13BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION general teaching of the invention, and first embodiment, is that homopolymers of L-lactide, D-13
-lactídeo e DL-lactídeo e copolimeros das respectivas misturas que tenham sido plastificadas com monómero(s) de lactídeo, ácido láctico ou oligómeros de lactídeo ou de ácido láctico têm utilidade como termoplásticos que funcionam bem, os quais podem imitar características dos plásticos comuns não-degradáveis no ambiente (por exemplo as propriedades do polietileno e semelhan tes). Esta composição tem a fórmula:-lactide and DL-lactide and copolymers of the respective mixtures that have been plasticized with lactide monomer (s), lactic acid or lactide or lactic acid oligomers are useful as well-functioning thermoplastics, which can mimic characteristics of common non-plastics -degradable in the environment (for example the properties of polyethylene and the like). This composition has the formula:
CH, 0CH, 0
I III II
4- Q _ Q4- Q _ Q
ΊΊ
H e é intiraamente plastificada com um plastificante seleccionado do grupo constituído por lactídeo, ácido láctico, oligómeros de ácido láctico e respectivas misturas. Para alem disso os oligómeros de acido láctico são representados de preferência pela EÓrmula II, em que n e ura número inteiro: 2 4Í n 10. De preferência, o plastificante contém de 2 a 60 por cento em peso do polímero. Os polímeros podem derivar de monómeros de lactídeo seleccionados do grupo constituído por 1-lactídeo, D-lactídeo, meso-D,1-lactídeo e respectivas misturas. De preferência n é 150 < n 20.000.H e is fully plasticized with a plasticizer selected from the group consisting of lactide, lactic acid, lactic acid oligomers and mixtures thereof. In addition, lactic acid oligomers are preferably represented by Formula II, in which an integer: 2 4 n 10. Preferably, the plasticizer contains from 2 to 60 weight percent of the polymer. The polymers can be derived from lactide monomers selected from the group consisting of 1-lactide, D-lactide, meso-D, 1-lactide and mixtures thereof. Preferably n is 150 <n 20,000.
CH, 0CH, 0
I II I
C - 0 - 0—)- 11 1 α, m monómero de lactídeo pode estar presente numa quantidade de 5 a 40 por cento em peso do polímero, enquan to que o oligmero de lactídeo ou o ácido láctico e os seus oligómeros podem estar presentes numa quantidade de 2 a 60 por cen to de peso. Esta composição permite muitas das carctensticasC - 0 - 0 -) - 11 1 α, m lactide monomer can be present in an amount of 5 to 40 weight percent of the polymer, whereas the lactide oligomer or lactic acid and its oligomers may be present in an amount of 2 to 60 per cent of weight. This composition allows many of the characteristics
desejáveis do polietileno, tais como maleabilidade, transparência e rigidez.desirable characteristics of polyethylene, such as malleability, transparency and rigidity.
Adicionalmente proporciona-se um processo para a preparação da composição biodegradável. 0 processo inclui as fases de mistura, aquecimento e a fusão de um ou de vários monómeros de lactídeo e catalisador; polimerização dos monómeros da solução para formar um polímero a uma temperatura suficiantemente baixa permitir que a reacçao de polimerização seja feita parar antes de completar a polimerização; controlo do nível de monómero; e paragem da reacção antes de completar a polimerização numa quantidade de monómero determinada pelo controlo; de forma a que o monómero que nao reagiu fique aprisionado juntamente com o polímero.Additionally, a process for preparing the biodegradable composition is provided. The process includes the mixing, heating and melting phases of one or more lactide monomers and catalyst; polymerization of the solution monomers to form a polymer at a sufficiently low temperature to allow the polymerization reaction to be stopped before completing the polymerization; control of the monomer level; and stopping the reaction before completing the polymerization in an amount of monomer determined by the control; so that the unreacted monomer is trapped together with the polymer.
Adicionalmente proporeiona-se um processo para a preparaçao dum polímero plastificado de acido polilactico que compreende misturar, aquecer e fundir um ou vários manómeroí de lactídeo e um catalisador; polimerizar os manómeros da solução para formar um polímero sem parar a reaccão; e incorporar um plastificante no polímero sendo o plastificador seleccionado do grupo constituído por D-lactídeo, 1-lactídeo, meso-D,l-lactídeo, ácido láctico, oligómeros de ácido láctico e respectivas misturas oAdditionally, a process for the preparation of a plasticized polymer of polylactic acid is proposed which comprises mixing, heating and melting one or more lactide manomers and a catalyst; polymerize the manomers of the solution to form a polymer without stopping the reaction; and incorporate a plasticizer in the polymer, the plasticizer being selected from the group consisting of D-lactide, 1-lactide, meso-D, 1-lactide, lactic acid, lactic acid oligomers and mixtures thereof
Uma segunda forma de concretização da invenção inclui um processo para a preparação duma composição biodegradável no ambiente e uma composição biodegradável no ambiente útil como uma substância para poliestireno compreendendo unidades de ácido poliláctico da fórmula I, em que n é um número inteiro entre 75 e 10 000 e o carbono alfa e uma mistura de configurações 1 e D com uma preponderância de unidades D ou 1, na qual ó polímero e preparado a partir de L-lactídeo ou de D-lactídeo, em 35 a 95 partes em peso, e de D,1-lactídeo em 15 a 5 partes em peso, em que o polímero nao orientado tem uma resistência à tracção de pelo menos, 5 000 psi (340 bar) e um moduloA second embodiment of the invention includes a process for preparing a biodegradable composition in the environment and a biodegradable composition in the environment useful as a substance for polystyrene comprising polylactic acid units of formula I, where n is an integer between 75 and 10 000 and alpha carbon and a mixture of configurations 1 and D with a preponderance of D or 1 units, in which the polymer is prepared from L-lactide or D-lactide, in 35 to 95 parts by weight, and D, 1-lactide in 15 to 5 parts by weight, where the non-oriented polymer has a tensile strength of at least 5,000 psi (340 bar) and a module
de tangente de pelo menos 200 000 psi (13 800 bar) e plastificante de 0,1 a 5 por cento em peso.tangent of at least 200,000 psi (13,800 bar) and plasticizer of 0.1 to 5 weight percent.
Uma terceira forma de concretização da invenção ensina o processo para produzir uma composição degradável no ambiente e uma composição degradável no ambiente compreenden do misturas de uma mistura física de ácido poliláctico; e um ou mais polímeros seleccionados do grupo constituído por um polímero de tereftalato de etileno, um polímero ou copolímero de e.s tireno, etileno, propileno, cloreto de vinilo, acetato de vinilo, metacrilato de alquilo, acrilato de alquilo e respectivas misturas físicas.A third embodiment of the invention teaches the process for producing a degradable composition in the environment and a degradable composition in the environment comprising mixtures of a physical mixture of polylactic acid; and one or more polymers selected from the group consisting of a polymer of ethylene terephthalate, a polymer or copolymer of ethylene, ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, alkyl methacrylate, alkyl acrylate and respective physical mixtures.
Uma quarta forma de concretização ensina o processo para produzir uma composição degradável no ambiente e revela-se uma composição degradável no ambiente compreendendo combinações de uma mistura física de ácido poliláctico eeLastómeros compatíveis na mistura que proporcionam uma resistência ao impacto melhorada à composição combinada. Um elastómero como este pode ser, por exemplo, um Hytrel1 , um poliester segmentado, o qual e um copolímero do bloco de segmentos cristalinos du ros de tereftalato de polibutileno e segmentos de cadeia longa de poliéter-glicol. Conhece-se um exemplo de mole pelo nome comercial poliester segmentado de Hytrel^ 4056 (Du Pont).A fourth embodiment teaches the process for producing an environmentally degradable composition and is found to be an environmentally degradable composition comprising combinations of a physical mixture of polylactic acid and compatible elastomers in the mixture that provide improved impact resistance to the combined composition. An elastomer such as this can be, for example, a Hytrel 1 , a segmented polyester, which is a copolymer of the block of crystalline segments of polybutylene terephthalate and long chain segments of polyether glycol. An example of a mole is known by the commercial name segmented polyester Hytrel ^ 4056 (Du Pont).
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
A Figura 1 ê um gráfico mostrando a relação entre a percentagem de lactídeo na composição como plastificánte e a resistência à tracção.Figure 1 is a graph showing the relationship between the percentage of lactide in the composition as a plasticizer and the tensile strength.
A Figura 2 é um gráfico mostrando a relação entre a percentagem de lactídeo na composição como plastificante e o módulo elástico.Figure 2 is a graph showing the relationship between the percentage of lactide in the composition as a plasticizer and the elastic modulus.
A Figura 3 é um gráfico mostrando a rela- 16 -Figure 3 is a graph showing the relationship 16 -
ção entre a percentagem de oligómeros na composição como plastificante e a resistência à tracção, em que a curva A se refe re a um copolímero na proporção 90/10 e a curva B se refere a um copolímero na proporção 92,5/7,5»between the percentage of oligomers in the composition as a plasticizer and the tensile strength, where curve A refers to a 90/10 copolymer and curve B refers to a 92.5 / 7.5 copolymer »
A Figura 4 é um gráfico mostrando a relação entre a percentagem de oligómero na composição como plastificai te e o módulo elástico, em que a curva A se refere a um copolímero de proporção 90/l0 θ a curva B se refere a um copolímero de proporção 92,5/7,5·Figure 4 is a graph showing the relationship between the percentage of oligomer in the composition as plasticizer and the elastic modulus, where curve A refers to a copolymer of 90/10 ratio θ and curve B refers to a copolymer of proportion 92.5 / 7.5 ·
A Figura 5 ilustra a representação gráfica da calorimetria de varrimento diferencial (DSC) de copolímero de L-/D,L-lactídeo na proporção 90/10 não recozido do Exemplo 5 B.Figure 5 illustrates the graphical representation of the differential scanning calorimetry (DSC) of L- / D, L-lactide copolymer in the 90/10 unheated proportion of Example 5 B.
A Figura 6 ilustra a DSC do material do Exem pio 5 B após permanecer a 7OeC durante 100 minutos.Figure 6 illustrates the DSC of Example 5 B material after remaining at 70 ° C for 100 minutes.
A Figura 7 ilustra a DSC do material do Exem pio 5 B após recozer a I852F (852C) de um dia para o outro.Figure 7 illustrates the DSC of Example 5 B material after annealing I852F (852C) overnight.
A Figura 8 ilustra a DSC do material do Exemplo 5 B que foi combinado com 5 por cento de lactato de cálcioFigure 8 illustrates the DSC of the material of Example 5 B that was combined with 5 percent calcium lactate
A Figura 9 compara a viscosidade em fusão em relação às caracteristicas de índice de corte do poliestireno e do polímero de lactídeo preparado do mesmo modo que no exemplo 8 B.Figure 9 compares the melt viscosity in relation to the shear index characteristics of polystyrene and lactide polymer prepared in the same way as in example 8 B.
A Figura 10 ilustra um DSC para o copolímero do Exemplo 8 B.Figure 10 illustrates a DSC for the copolymer of Example 8 B.
A Figura 11 ilustra um DSC para o homopolímero de L-lactídeo o qual ó adicionado ao copolímero do Exemplo 8 B.Figure 11 illustrates a DSC for the L-lactide homopolymer which is added to the copolymer of Example 8 B.
A Figura 12 ilustra um DSC para a composiçãoFigure 12 illustrates a DSC for the composition
combinada do Exemplo 23 do copolímero do Exemplo 8 B e um homopolímero de 1-lactídeo.combination of Example 23 of the copolymer of Example 8 B and a homopolymer of 1-lactide.
A Figura 13 ilustra uma representação gráfica da calorimetria de varrimento diferencial (DSC) de copolímero de L-/D,L-lactídeo na proporção de 9θ/ΐ0 combinado com 5 por cento de poliestireno.Figure 13 illustrates a graphical representation of the differential scanning calorimetry (DSC) of L- / D, L-lactide copolymer in the proportion of 9θ / ΐ0 combined with 5 percent polystyrene.
DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO E FORMASDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION AND FORMS
DE CONCRETIZAÇÃO PREFERIDASPREFERRED ACCOMPLISHMENTS
PRIMEIRA FORMA DE CONCRETIZAÇÃO GERAIFIRST FORM OF GENERAL CONCRETIZATION
As composições biodegradáveis no ambiente aqui reveladas são completamente degradáveis dando matérias compatíveis no ambiente. Os produtos intermediários de degradação: áci do láctico e oligomeros de cadeia curta de lactídeo ou de ácido láctico são substâncias de ocorrência natural e largamente distribuídas na natureza que se metabolizam facilmente por uma extensa variedade de organismos. Os seus produtos naturais de degradação final são dióxido de carbono e água. Os equivalentes estudados destas composições, tais como as que contêm quantidades menores de outros materiais, substâncias de enchimento ou expansores, podem ser igualmente degradáveis no ambiente de uma forma completa através da escolha adequada de matérias. As com posições aqui apresentadas proporcionam materiais aceitáveis am bientálmente, porque a sua deteriorização e degradação física é muito mais rápida e completa do que a dos plásticos não-degra dáveis convencionais que substituem. Além disso, como toda ou quase toda a composição será ácido poliláctico, e/ou um lactídeo ou oligómero derivado de ácido láctico, nao restara qualquer resíduo, ou permanecerá apenas uma pequena porção de resíduo de degradaçao mais morosa. Este resíduo tera uma'superfície exposta mais elevada do que do produto de partida e uma taxa de degradação prevesivelmente rápida.The biodegradable compositions in the environment disclosed here are completely degradable giving compatible materials in the environment. The intermediate products of degradation: lactic acid and short chain oligomers of lactide or lactic acid are naturally occurring substances and widely distributed in nature that are easily metabolized by a wide variety of organisms. Its natural products of ultimate degradation are carbon dioxide and water. The studied equivalents of these compositions, such as those containing lesser amounts of other materials, fillers or expanders, can be completely degradable in the environment through the proper choice of materials. Those with positions presented here provide environmentally acceptable materials, because their deterioration and physical degradation is much faster and more complete than that of conventional non-degradable plastics that they replace. In addition, as all or almost the entire composition will be polylactic acid, and / or a lactide or oligomer derived from lactic acid, there will be no residue left, or only a small portion of the more time consuming degradation residue will remain. This residue will have an exposed surface higher than that of the starting product and a predictably rapid rate of degradation.
A aplicação geral da invenção tem como resultado a primeira e geral forma de concretização desta. Todos os homopolímeros de D-lactídeo, L-lactídeo, D,L-lactídeo, assim como copolímeros de D-lactídeo, l-lactídeo; D-lactídeo, D,l-lactídeo l-lactídeo, D,l-lactídeo; e D-lactídeo, l-lactídeo e D,l-lactídeo produzem materiais úteis na invenção quando plastificados por monómeros de lactídeo, ácido láctico, oligómeros de lactídeo, oligómeros de ácido láctico e respectivas misturas» Pode-se produzir o plastificante fazendo parar a reacção antes de completa a polimerização. Podem-se adicionar opcionalmente ao polímero plastificante adicional, constituído por monómeros de lactídeo (D-lactídeo, l-lactídeo, D,l-lactídeo ou respactivas misturas), ácido láctico, oligómeros de lactídeo ou oligómeros de ácido láctico e respectivas misturas. 0 polímero é definido pela fórmula:The general application of the invention results in the first and general embodiment of this. All homopolymers of D-lactide, L-lactide, D, L-lactide, as well as copolymers of D-lactide, l-lactide; D-lactide, D, l-lactide l-lactide, D, l-lactide; and D-lactide, l-lactide and D, l-lactide produce materials useful in the invention when plasticized by lactide monomers, lactic acid, lactide oligomers, lactic acid oligomers and their mixtures »The plasticizer can be produced by stopping the reaction before polymerization is complete. The additional plasticizer polymer, consisting of lactide monomers (D-lactide, l-lactide, D, l-lactide or respective mixtures), lactic acid, lactide oligomers or lactic acid oligomers and respective mixtures can be optionally added. The polymer is defined by the formula:
Γ5 ϊ <— aC ~ 0 Γ 5 ϊ <- at C ~ 0
-fem que n é o grau de polimerização (número de unidades repetidas) e e plastificado com um plastificante derivado da polimerização incompleta dos monómeros usados para produzir o polímero. Quanto mais intimamente integrado fôr o plastificante com o púlímero melhores são as suas carcteristicas. Se se desejar, pode-se adicionar monomero ou oligómero adicional a qualquer monomero ou oligomero residual que permaneça na composição. Os oligómeros de ácido láctico úteis como plastificantes sao definidos pela fórmula II, na qual m ó número inteiro:-fem that n is the degree of polymerization (number of repeated units) and is plasticized with a plasticizer derived from the incomplete polymerization of the monomers used to produce the polymer. The more closely integrated the plasticizer with the pulp is, the better its characteristics are. If desired, additional monomer or oligomer can be added to any residual monomer or oligomer that remains in the composition. The lactic acid oligomers useful as plasticizers are defined by formula II, in which a whole number:
m 75, no entanto, a gama preferível ó: 2 m 1075 m, however, the preferable range is: 2 m 10
HH
II cII c
II mI IM
BKi.BKi.
As proporções de L-lactídeo, D-lactídeo e D,L-lactídeo não sao cruciais para obter termoplásticos flexíveis. As partes de L-lactídeo, D-lactídeo e D,L-lactídeo podem variar, numa vasta proporção em peso para formar um homopolímero ou copolímero. Os monómeros de lactídeo empregues de acordo com a in venção são comercialmente obteníveis de modo que nem o reagente monomérico em si nem o método pelo qual este é preparado constituem parte da presente invenção.The proportions of L-lactide, D-lactide and D, L-lactide are not crucial to obtain flexible thermoplastics. The parts of L-lactide, D-lactide and D, L-lactide can vary, in a wide proportion by weight to form a homopolymer or copolymer. The lactide monomers employed according to the invention are commercially obtainable so that neither the monomeric reagent itself nor the method by which it is prepared form part of the present invention.
D-lactídeo e uma dilactona, ou um dímero cíclico, de ácido D-láctico. De modo semelhante, o L-lactídeo é um dímero cíclico de ácido L-láctico. 0 meso-D,L-lactídeo é um dímero cíclico de ácido D- e L-láctico, 0 D,L-lactídeo racêmico é constituído por uma mistura de D- e L-lactídeo. Quando usado isoladamente na presente memória descritiva, o termo D-L-lactí deo inclui meso-D,L-lactídeo ou D,l-lactídeo racêmico.D-lactide and a dilactone, or a cyclic dimer, of D-lactic acid. Similarly, L-lactide is a cyclic dimer of L-lactic acid. The meso-D, L-lactide is a cyclic dimer of D- and L-lactic acid, 0 D, L-racemic lactide is made up of a mixture of D- and L-lactide. When used alone in this specification, the term D-L-lactide includes meso-D, L-lactide or D, racemic l-lactide.
Um dos métodos relatados na literatura para preparar um lactídeo consiste em desidratar o ácido láctico sob alto vacuo. 0 produto é destilado a uma temperatura elevada e a pressão baixa. Os lactídeos e a sua preparação são discutidos por W.H.Carothers, G.l. Dorough e M.J. Johnson (J.Am.Chem.One of the methods reported in the literature to prepare a lactide is to dehydrate lactic acid under high vacuum. The product is distilled at an elevated temperature and a low pressure. Lactids and their preparation are discussed by W.H.Carothers, G.l. Dorough and M.J. Johnson (J.Am.Chem.
Soc. 54, 761-762 / 1932/); J.Gay-Lussac e J. Pelouse (Ann.7, /18327); C.A. Bischoff e P. Walden (Chem. Ber. 26, 263 /19027; Ann. 279, 171 /1984/); θ Heinrich Byk (Pat. Alemã 267 826 /1912através de Chem.Abstr. 8,554, 2054 /~1914/)·Soc. 54, 761-762 / 1932 /); J.Gay-Lussac and J. Pelouse (Ann.7, / 18327); C.A. Bischoff and P. Walden (Chem. Ber. 26, 263/19027; Ann. 279, 171/1984 /); θ Heinrich Byk (German Pat. 267 826/1912 through Chem.Abstr. 8,554, 2054 / ~ 1914 /) ·
Podem preparar-se os ácidos activos opticamente por fermentação directa de quase qualquer produto, subproduto ou desperdióio de hidrato de carbono não tóxico, utilizan do numerosas estirpes do género bacteriano Lactobacillus. por exemplo Lactobacillus desbruckii, L.salivarius. L.casei, etc. Podem-se igualmente obter os ácidos activos opticamente por resolução da mistura racémica através do sal de amónio e zinco, ou dosai com alcaloides, tal como morfina. 0 L-lactídeo é um pó branco com um peso molecular de 144. Se se utilizar de acordo com a presente invenção um produto obtenível comercialmente,Active acids can be prepared optically by direct fermentation of almost any non-toxic carbohydrate product, by-product or waste, using numerous strains of the bacterial genus Lactobacillus. for example Lactobacillus desbruckii, L.salivarius. L.casei, etc. Optically active acids can also be obtained by resolving the racemic mixture through the ammonium and zinc salt, or dosed with alkaloids, such as morphine. The L-lactide is a white powder with a molecular weight of 144. If a commercially obtainable product is used according to the present invention,
impuro, é preferível purificá-lo por recristalização a partir de metil-isobutil-cetona anidra. Os cristais brancos de l-lactí deo fundem entre 96 e 9850» ácido D,L-láctico usado na preparaçao de D,l-lactídeo é comercialmente obtenível. Pode-se preparar o áci do D,l-láctico por via sintética por meio da hidrólise de lactonitrilo (ciano-hidrina de acetaldeído) ou por fermentação directa de quase qualquer produto, subproduto ou desperdício de hidrato de carbono não tóxico, utilizando numerosas estirpes do género bacteriano lactobacillus. 0 D,L-lactídeo é um pó branco com um peso molecular de 144. Se se utilisa, de acordo com a presente invenção, um produto obtenível comercialmente impuro é preferível purificá-lo através de recristalisação a partir de metil-isobutil-cetona anidra. Um produto comercialmente obtenível como este, compreendendo uma fusão semi-sólida com amolecimento entre 90 e 1302C, foi recristalizado a partir de metil-isobutil-cetona e descorado usando carvão vegetal. Após três ** z recristalizaçoes como esta, o produto foi seco em vacuo num tam bor rotativo com purga de nitrogénio durante 8 a 24 horas à tem peratura ambiente. Os cristais brancos assim obtidos são constituídos por uma mistura D,L-lactídeo que funde de 115 a 1282C.impure, it is preferable to purify it by recrystallization from anhydrous methyl isobutyl ketone. The white crystals of l-lactide melt between 96 and 9850, D, L-lactic acid used in the preparation of D, l-lactide is commercially obtainable. D, l-lactic acid can be prepared synthetically by means of lactonitrile hydrolysis (acetaldehyde cyanohydrin) or by direct fermentation of almost any product, by-product or waste of non-toxic carbohydrate, using numerous strains of the bacterial genus lactobacillus. D, L-lactide is a white powder with a molecular weight of 144. If a commercially impure product is used according to the present invention, it is preferable to purify it by recrystallization from anhydrous methyl isobutyl ketone . A commercially obtainable product like this, comprising a semi-solid melt with softening between 90 and 130 ° C, was recrystallized from methyl isobutyl ketone and decolorized using charcoal. After three ** z recrystallizations like this, the product was vacuum-dried in a rotating drum with nitrogen purge for 8 to 24 hours at room temperature. The white crystals thus obtained are constituted by a D, L-lactide mixture that melts from 115 to 1282C.
Na preparação das composições de acordo com a invenção, é preferível levar a cabo a reacção na fase líquida num recipiente fechado sob vácuo na presença de um éster de estanho de um ácido carboxilico contendo até 18 átomos de carbono. No entanto, as composições podem ser igualmente preparadas a pressão atmosférica com'0 sistema de polimerização cobertc por um gás inerte tal como, por exemplo, nitrogénio. Se a polimerização é conduzida na presença de oxigénio ou de ar ocorre alguma descoloração com uma consequente diminuição no peso mole cular a na resistênciq à tracção. 0 processo podé ser levado a cabo a temperaturas em que a polimerização ê lenta nas suas últimas fases de modo a fixar monómero residual na massa de polímero viscosa em fusão. As temperaturas preferidas este propósito situam-se geraímente entre os pontos de fusão do 1-lactí- 21 deo puro e do D,L-lactídeo puro, ou entre 95 e 127°C. Embora nao desejando de modo algum limitar o âmbito da invenção, acredita-se presentemente que abaixo de cerca de 129°C ocorre o seguinte:In preparing the compositions according to the invention, it is preferable to carry out the reaction in the liquid phase in a closed container under vacuum in the presence of a tin ester of a carboxylic acid containing up to 18 carbon atoms. However, the compositions can also be prepared at atmospheric pressure with a polymerization system covered by an inert gas such as, for example, nitrogen. If the polymerization is carried out in the presence of oxygen or air, some discoloration occurs with a consequent decrease in the molecular weight and in the tensile strength. The process can be carried out at temperatures where the polymerization is slow in its last stages in order to fix residual monomer in the melt of viscous polymer. Preferred temperatures for this purpose are generally between the melting points of pure 1-lactide and pure D, L-lactide, or between 95 and 127 ° C. While not wishing in any way to limit the scope of the invention, it is presently believed that below about 129 ° C the following occurs:
1. A mistura de monómero de lactídeo de monómeros de Le D,L-lactídeo funde para formar uma mistura eutética, a qual funde dando origem a um fluido móvel que é uma solução íntima de um, dois ou três monómeros.1. The lactide monomer mixture of Le D, L-lactide monomers melts to form a eutectic mixture, which melts to form a mobile fluid that is an intimate solution of one, two or three monomers.
2. 0 fluído fundido é polimerizado por um catalizador pa ra formar uma solução viscosa de modo crescente e even tualmente o monómero que nao reagiu é fixado em associação com o polímero, sob a forma de uma solução e não com uma fase heterogénea distinta. 0 monómero já não pode reagir, pois a reacçao é extremamente limita da por .difusão e não pode contactar a baixa concentra ção de grupos finais activos do polímero.2. The molten fluid is polymerized by a catalyst in order to form a viscous solution in an increasing way and possibly the unreacted monomer is fixed in association with the polymer in the form of a solution and not with a distinct heterogeneous phase. The monomer can no longer react, as the reaction is extremely limited by diffusion and cannot contact the low concentration of active end groups of the polymer.
3· A polimerização pára ou abranda consideravelmente de modo que, à temperatura ambiente, a combinação de monómero e polímero apresenta-se sob a forma de solução sólida a qual confere plastificação, limpidez e flexibilidade à composição.3 · Polymerization stops or slows down considerably so that, at room temperature, the combination of monomer and polymer appears in the form of a solid solution which gives plasticization, clarity and flexibility to the composition.
4. 0 catalisador é desactivado de modo a que a transformação subsequente por fusão não provoque o recomeço da polimerização.4. The catalyst is deactivated so that subsequent melt transformation does not cause polymerization to resume.
5. A composição plastificada é bastante estável pois o monómero residual possui um ponto de ebulição elevado, por exemplo, o ponto de ebulição do lactídeo é de 142°C a 8 Torr, e está estreitamente associado com o seu polilactídeo tautómero de cadeia aberta.5. The plasticized composition is quite stable since the residual monomer has a high boiling point, for example, the boiling point of the lactide is from 142 ° C to 8 Torr, and is closely associated with its open chain tautomer polylactide.
Altsrnativamente, o processo pode ser levado a cabo a qualquer temperatura entre ό ponto de fusão de L-lactídeo e 200°C e o ácido láctido ou o lactídeo é subsequentemen22 -Alternatively, the process can be carried out at any temperature between the melting point of L-lactide and 200 ° C and the lactide or lactide acid is subsequently22 -
te fundido ou combinado em solvente no polímero como uma fase adicional do processo. As temperaturas acima dos 20020 sao indesejáveis devido a tendência do copolímero para se degradar.cast or combined in solvent in the polymer as an additional process step. Temperatures above 20020 are undesirable due to the copolymer's tendency to degrade.
aumento da temperatura dentro da gama de 95 a 200°C geralmente aumenta a velocidade da polimerização. Obtêm-se tais resulta dos aquecendo uma mistura de L-lactídeo e D,l-lactídeo a uma temperatura entre cerca de HOsC e 16020.Increasing the temperature within the range of 95 to 200 ° C generally increases the rate of polymerization. Such results are obtained by heating a mixture of L-lactide and D, l-lactide to a temperature between about HOsC and 16020.
Os catalisadores empregues de acordo com a inven ção são ésteres de estanho de ácidos carboxílicos contendo até 18 átómos de carbono. Exemplos destes ácidos são os ácidos fórmico, acético, propiónico, butírico, valérico, capróico, caprílico, pelargónico, cáprico, láurico, mirístico, palmítico, esteárico e benzóico. Têm-se obtido bons resultados com acetato de estanho bivalente e com caprilato de estanho bivalente.The catalysts employed according to the invention are tin esters of carboxylic acids containing up to 18 carbon atoms. Examples of these acids are formic, acetic, propionic, butyric, valeric, capric, caprylic, pelargonic, capric, lauric, myristic, palmitic, stearic and benzoic acids. Good results have been obtained with divalent tin acetate and divalent tin caprylate.
Usa-se o catalisador em quantidades catalíticas normais. De uma maneira geral, e adequada uma concentração do catalisadpr na gama de cerca de 0,001 até 2 por cento em peso, com base no peso total do l-lactídeo e D,l-lactídeo. É preferível uma concentração do catalisador na gama de cerca de 0,01 até cerca de 1,0 por cento em peso. Obtêm-se bons resultados quando a concentração do catalisador se situa ^na gama de cerca de 0,02 até cerca dé 0,5 por cento em peso. A quantidade exacta do catalisador em qualquer dos casos depende largamente do catalisador empregue e das variáveis operacionais, incluindo o tempo e a temperatura. As condiçoes exactas podem ser facilmente determinadas pelos peritos ná técnica.The catalyst is used in normal catalytic amounts. In general, a concentration of catalysadpr in the range of about 0.001 to 2 weight percent, based on the total weight of the 1-lactide and D, 1-lactide, is suitable. A concentration of the catalyst in the range of about 0.01 to about 1.0 weight percent is preferred. Good results are obtained when the concentration of the catalyst ranges from about 0.02 to about 0.5 weight percent. The exact amount of the catalyst in either case depends largely on the catalyst employed and the operational variables, including time and temperature. The exact conditions can be easily determined by those skilled in the art.
tempo de reacção da fase de polimerização em si, é orientado pelas outras veriáveis reacoionais incluindo a temperatura de reacção, o catalisador particular, a quantidade de catalisador e se'e empregue ou nao um veiculo liquido. 0 tempo de reacção pode variar desde uns meros minutos a um perío do de horas, oU dias, dependendo do conjunto particular de con dições que é empregue. Continua-se o aquecimento da mistura deThe reaction time of the polymerization phase itself is guided by the other reaction variables, including the reaction temperature, the particular catalyst, the amount of catalyst and whether or not a liquid carrier is employed. The reaction time can vary from a few minutes to a period of hours, or days, depending on the particular set of conditions that is employed. Heating of the
CTT monómeros até se detectar o nível desejado de polimerização. 0 nível de polimerização pode ser determinado através de análise dos monómeros residuais» Oomo já discutido anteriormente, a tem peratura de reacção pode ser escolhida para acentuar a incorporação do monómero e proporcionar composiçoes plastificadas directamente à saída do reactor de polimerização» Pode-se parar a reacção na altura em que a composição tenha atingido a conversão de monómero em polímero que é desejada para conseguir a plasticação desejada» Na forma de concretização preferida da in venção deixa-se por reagir 2 a 3 por cento de lactídeo aproxima damente, dependendo da plastificação a ser atingida.CTT monomers until the desired level of polymerization is detected. The level of polymerization can be determined by analyzing the residual monomers »As previously discussed, the reaction temperature can be chosen to enhance the incorporation of the monomer and provide plasticized compositions directly at the outlet of the polymerization reactor» reaction at the time the composition has achieved the conversion of monomer to polymer which is desired to achieve the desired plasticization »In the preferred embodiment of the invention, approximately 2 to 3 percent lactide is left to react, depending on the plasticization to be achieved.
De uma maneira geral, é preferível conduzir a polimerização na ausência de impurezas que contenham hidrogénio, activo, pois a presença de tais impurezas tende a desactivar o catalisador e/ou a aumentar o tempo de indução. É igualmente preferível conduzir a polimerização sob condições substancialmente anidras»In general, it is preferable to conduct polymerization in the absence of impurities containing hydrogen, active, as the presence of such impurities tends to deactivate the catalyst and / or to increase the induction time. It is also preferable to conduct the polymerization under substantially anhydrous conditions »
Os copolímeros da invenção podem ser preparados por polimerização em massa, por polimerização em suspensão ou por polimerização em solução. A polimerização pode ser levada a cabo na presença de um veículo inerte orgânico normalmente líquido tal como hidrocarbonetos aromáticos, por exemplo, benzeno, tolueno, xileno, etilbenzeno e semelhantes; compostos orgânicos oxigenados tal como anisole, os esteres de dietilo e dimetilo de etileno-glicol; hidrocarbonetos saturados, normalmente líquidos, incluindo hidrocarbonetos saturados de cadeia aberta cíclicos e cíclioos substituídos por alquilo, tal como hexano, heptano, ciclo-hexano, alquil-ciclo-hexano, deca-hidronaftaleno e semelhantes.The copolymers of the invention can be prepared by mass polymerization, suspension polymerization or solution polymerization. The polymerization can be carried out in the presence of a normally liquid organic inert vehicle such as aromatic hydrocarbons, for example, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and the like; oxygenated organic compounds such as anisole, ethylene glycol diethyl and dimethyl esters; saturated hydrocarbons, usually liquid, including cyclic and cyclic substituted saturated hydrocarbons, such as hexane, heptane, cyclohexane, alkyl cyclohexane, decahydronaphthalene and the like.
/ processo de polimerização pode ser conduzido de uma forma descontínua, semi-contínua ou continua. Na preparação dos reagentes monomericos de lactídeo e de catalisa dor para subsequente polimerização, estes podem ser misturados/ polymerization process can be conducted in a discontinuous, semi-continuous or continuous manner. In the preparation of the monomeric lactide and catalyst reagents for subsequent polymerization, these can be mixed
por qualquer orlem, de acordo com técnicas de polimerização conhecidas. Deste modc, o catalisador pode ser adicionado a qualquer dos reagentes monomóricos. Depois disso, o monómero conten do o catalisador pode ser misturado com outro monómero. Em alternativa, podem-se misturar os reagentes monomóricos uns com os outros. 0 catalisador pode ser então adicionado à mistura rea gente. Se desejado, pode-se dissolver ou suspender o catalisador num veículo inerte orgânico normalmente líquido. Se desejado, os reagentes monomóricos podem ser adicionados ao catalisador, à solução de catalisador ou à suspensão de catalisador, tan to sob a forma de uma solução como de uma suspensão num veículo orgânico inerte. Para alem disso, pedem-se ainda adicionar os reagentes monomóricos e o catalisador num reactor simultaneamen te. C reactor pode ser equipado com um permutador de calor convencional e/ou um dispositivo de mistura. 0 reactor pode ser qualquer equipamento normalmente empregue na técnica de prepara çao de polímeros. Um recipiente adequado é, por exemplo, um rea_ç tor de aço inoxidável.by any order, according to known polymerization techniques. In this way, the catalyst can be added to any of the monomeric reagents. Thereafter, the monomer containing the catalyst can be mixed with another monomer. Alternatively, the monomorphic reagents can be mixed with each other. The catalyst can then be added to the reaction mixture. If desired, the catalyst can be dissolved or suspended in a normally liquid organic inert vehicle. If desired, monomeric reagents can be added to the catalyst, catalyst solution or catalyst suspension, either in the form of a solution or as a suspension in an inert organic vehicle. In addition, monomorphic reagents and the catalyst are also added to a reactor simultaneously. The reactor can be equipped with a conventional heat exchanger and / or a mixing device. The reactor can be any equipment normally employed in the polymer preparation technique. A suitable container is, for example, a stainless steel reactor.
As composições biodegradáveis no ambiente nroduzidas de acordo com a presente invenção, dependendo das proporções de L-lactídeo, D-lactídeo e meso-D,L-lactídeo, encontram utilidade em artigos manufacturados, tal como películas, fibras e produtos moldados e laminados, os quais sao preparados por métodos de fabricação convencionais. Estes artigos manufacturados são apropriados para utilização não medicinais, isto é, fora do corpo onde podem substituir cs plásticos comuns não degradáveis no ambiente.The biodegradable compositions in the environment produced according to the present invention, depending on the proportions of L-lactide, D-lactide and meso-D, L-lactide, find use in manufactured articles, such as films, fibers and molded and laminated products, which are prepared by conventional manufacturing methods. These manufactured articles are suitable for non-medical use, that is, outside the body where they can replace ordinary plastics that are not degradable in the environment.
Preparam-se, por exemplo, filamentos por extrusão do copolímero fundido através de uma fieira. Eormam-se películas formando um depósito plano de soluções das composiçoes biodegradáveis e removendo seguidamente o solvente, prensando composiçoes biodegradáveis sólidas numa prensa hidráulica com os ergãos de prensagem aquecidos, ou por extrusão através de uma fenda.For example, filaments are prepared by extruding the molten copolymer through a die. Films are formed by forming a flat deposit of solutions of the biodegradable compositions and then removing the solvent, pressing solid biodegradable compositions in a hydraulic press with the heated press members, or by extrusion through a slit.
Podem-sé^èTnpregãr'várias técnicas, incluindo arrefecimento lento e arrefecimento rápido, na preparação de formas moldadas dos copolímeros da invenção.Various techniques, including slow cooling and rapid cooling, can be used in the preparation of molded forms of the copolymers of the invention.
Equivalentes estudados das composiçSes da invenção sao os que contêm quantidades minoritárias de outros materiais. Podem-se modificar, se desejado, os copolímeros produ zidos de acordo com a presente invenção através da adição de um agente que promova a formação de ligações cruzadas, de outros plastificantes, de um agente corante, de uma substância de enchimento e semelhantes.Studied equivalents of the compositions of the invention are those that contain minor amounts of other materials. Copolymers produced according to the present invention can be modified, if desired, by the addition of an agent that promotes the formation of cross-links, other plasticizers, a coloring agent, a filler and the like.
Pode-se efectuar a formaçao de ligações cruzadas combinando as composições com iniciadores de radical livre, tal como hidroperóxido de cumeno, e seguidamente moldando-as a elevadas temperaturas. Esta técnica pode melhorar a resis tência ao calor e a solventes» Pode-se efectuar igualmente a cura combinando os copolímeros com compostos multifuncionais, tal como álcoois poli-hídricos e moldando, ou efectuando a tem momoldagem com aquecimento e vácuo. As reacções de extrusão por multicamada para efectuar a cura dos poliésteres constituem um método evidente de formar ligações cruzadas e de alongar as cadeias dos copolímeros.Crosslinking can be carried out by combining the compositions with free radical initiators, such as cumene hydroperoxide, and then molding them at elevated temperatures. This technique can improve the resistance to heat and solvents »Curing can also be carried out by combining copolymers with multifunctional compounds, such as polyhydric alcohols and molding, or by heating and vacuum molding. Multilayer extrusion reactions to cure polyesters are an obvious method of forming cross-links and elongating copolymer chains.
Ao preparar formas moldadas pode-se incorporar uma substância de enchimento nas composições antes da cura. Uma substância de enchimento tem a função de modificar as propriedades de um produto moldado, incluindo solidez, durabilidade, resistência à temperatura, etc. Materiais de enchimento conhecidos incluem pé de alumínio, carbonato de cálcio em po, sílica, caolinite (caolino), silicato de magnésio e semelhantes. De particular vantagem é o amido, o qual se combina bem com as composições dando origem a uma combinação que é totalmente biodegradável no ambiente.When preparing molded forms, a filler can be incorporated into the compositions before curing. A filler has the function of modifying the properties of a molded product, including strength, durability, temperature resistance, etc. Known fillers include aluminum foot, powdered calcium carbonate, silica, kaolinite (kaolin), magnesium silicate and the like. Of particular advantage is starch, which combines well with the compositions giving rise to a combination that is completely biodegradable in the environment.
Podem-se efectuar outras modificações deOther changes can be made to
propriedades combinado por fusão as composiçoes com outros polímeros e copolimeros dos lactídeos, glicolídeos e caprolactonaproperties combined by melting compositions with other polymers and copolymers of lactides, glycolides and caprolactone
As composições preparadas de acordo com a presente invenção podem-se usar na produção de material plástico laminado reforçado de acordo com processos conhecidos. De uma maneira geral, os materiais plásticos laminados são feitos de um emaranhado fibroso ou juntando uma multiplicidade de chapas de material para formar uma matriz, a qual é consolidada numa estrutura unitária deixando escorrer precursor ou composição fundidos através do material fibroso e procedendo à cura enquan to estão num molde ou numa prensa hidráulica para formar a matriz incluem fibras naturais e sintéticas, tais como celulose derivada de madeiras, algodão, linho, cânhamo e semelhantes, vi dro, nylon, acetato de celulose e semelhantes.The compositions prepared according to the present invention can be used in the production of reinforced laminated plastic material according to known processes. In general, the laminated plastic materials are made from a fibrous tangle or by joining a multiplicity of sheets of material to form a matrix, which is consolidated into a unitary structure by letting precursor or composition fuse through the fibrous material and proceeding to cure while All found in a mold or hydraulic press to form the matrix include natural and synthetic fibers, such as cellulose derived from wood, cotton, linen, hemp and the like, glass, nylon, cellulose acetate and the like.
As composições da invenção e a sua preparação sao ilustradas adieionalmente pelos seguintes exemplos específicos:The compositions of the invention and their preparation are further illustrated by the following specific examples:
EXEMPLO 1EXAMPLE 1
L-lactídeo/D,L-lactídeo racêmico 80/20L-lactide / D, racemic L-lactide 80/20
Deitaram-se 160 gramas de 1-lactídeo e 40 gramas de D,L-lactídeo racêmico, ambos de alta pureza (Purao, Inc. recristalizado triplamente) num balão de fundo redondo de 500 ml e purgou-se com nitrogénio seco de um dia para o outro. Dissolvem-se 10 ml de octanoato de estanho bivalente em 60 ml de tolueno anidro e destilara-se 10 ml de solvente para um sifão de Dean-Stark a fim de efectuar a secagem desta solução catalisadora através de destilação azeotrópica. Dos 10 ml de octanoato de estanho bivalente nos'50 ml de tolueno seco retira-se uma porção de 0,20 ml com uma seringa e injecta-se nos lactídeos no balão de reacção. A purga com nitrogénio é contínua através de uma ligação com uma agulha de seringa que entra no frasco de reacção através de um septo de borracha e de uma saída através160 grams of 1-lactide and 40 grams of racemic D, L-lactide, both of high purity (Purao, Inc. triple recrystallized), were poured into a 500 ml round bottom flask and purged with dry nitrogen for one day. To the other. 10 ml of divalent tin octanoate are dissolved in 60 ml of anhydrous toluene and 10 ml of solvent is distilled into a Dean-Stark siphon in order to dry this catalyst solution by azeotropic distillation. From the 10 ml of bivalent tin octanoate in the 50 ml of dry toluene, a 0.20 ml portion is removed with a syringe and injected into the lactides in the reaction flask. The nitrogen purging is continuous through a connection with a syringe needle that enters the reaction vial through a rubber septum and an outlet through
de um pedaço de tubo que liga a um frasco de guarda hidráulica. A corrente de nitrogénio é mantida entre 1 e 3 bolhas por sg gundo. 0 frasco foi aquecido num banho de óleo mantido entre 123 e 1272C.of a piece of pipe that connects to a water guard bottle. The nitrogen stream is maintained between 1 and 3 bubbles per second. The flask was heated in an oil bath maintained between 123 and 1272 ° C.
Durante a primeira parte do aquecimento os lac tídeos fundem e são completamente misturados por remoinho. Em seguida, os produtos tomam-se bastante viscosos. Após 20 horas de aquecimento, 0 balão e os produtos transparentes incolores são removidos do banho de aquecimento, arrefecidos, o balão é partido e submetido a um choque de temperatura com nitrogénio líquido para separar os vidros do produto. 0 copolímero foi mol dado numa prensa hidráulica aquecida. Foi possível efectuar moldagem por compressão para películas de espessura entre 5 e 10 mil (125 a 250 /im) a 20000 lb (1400 bar) de pressão, a 1702C, num período de tempo de 2 minutos. Estudaram-se as propriedades de tracção das películas num aparelho de ensaio de Instron, e os resultados estão registados no Quadro I. Moldaram-se igualmente amostras de'l/3 de polegada (aproximadamente 3,2 mm) de espessura para teste de resistência a impacto. Realizou-se urna análise gravimétrica térmica (TGA) do produto, registando a per da de peso durante o aquecimento da amostra até 150°C em 4 minutos e mantendo a temperatura a 1505C durante 60 minutos. A perda de peso da amostra foi de 19,5 por cento e quase completa em 60 minutos. Atribui-se a perda de peso à perda de monómero de lactídeo. Resultados de calorimetria de exploração diferencial (DSC) revelam que a composição tem uma absorção de calor começando a cerca de 1102C, tomando-se mais acentuada à medida que a temperatura aumenta para 200sC. Não se observou qualquer ponto de fusão. Recozeram-se provetesa I852F (8590) de um dia para 0 outro e examinaram-se novamente. Permaneceram transparentes, incolores e maleáveis. Foi possível moldar novamente por 6 vezes amostras do copolímero sem qualquer descoloração ou perda de resistência evidente. As películas de espessura reduzida eram límpidas, transparentes, incolores e bastante flexíveis, apesar da moldagem repetida.During the first part of the heating the lactides melt and are completely mixed by swirling. Then, the products become quite viscous. After 20 hours of heating, the flask and the colorless transparent products are removed from the heating bath, cooled, the flask is broken and subjected to a temperature shock with liquid nitrogen to separate the product glasses. The copolymer was molded in a heated hydraulic press. It was possible to carry out compression molding for films between 5 and 10 mil (125 to 250 µm) at 20000 lb (1400 bar) of pressure, at 170 ° C, in a time period of 2 minutes. The tensile properties of the films were studied in an Instron test apparatus, and the results are reported in Table I. Samples of 1/3-inch (approximately 3.2 mm) thickness were also molded for strength testing. impact. A thermal gravimetric analysis (TGA) of the product was performed, recording the weight loss during heating the sample to 150 ° C in 4 minutes and maintaining the temperature at 1505 ° C for 60 minutes. The weight loss of the sample was 19.5 percent and almost complete in 60 minutes. Weight loss is attributed to the loss of lactide monomer. Differential scanning calorimetry (DSC) results reveal that the composition has a heat absorption starting at around 110 ° C, becoming more pronounced as the temperature increases to 200 ° C. No melting point was observed. Test I852F (8590) was annealed overnight and examined again. They remained transparent, colorless and malleable. It was possible to reshape samples of the copolymer 6 times without any discoloration or evident loss of strength. The thin films were clear, transparent, colorless and very flexible, despite repeated molding.
QUADRO 1TABLE 1
PROPRIEDADES DE OCPOLÍmeros (a) DE L-LACTÍDEO E D,L-LAO TÍDEO QUANDO PLASTIFICADOS POR LACTÍDEOPROPERTIES OF OCPOLYLERS (a) OF L-LACTIDE AND D, L-LAO TYPE WHEN PLASTIFIED BY LACTIDE
c) Por perda de peso TGA isotérmica a I5O2C.c) Weight loss isothermal TGA at I5O2C.
EXEMPLO 2EXAMPLE 2
Deitaram-se num balão de fundo redondo de 3 litros 1,84 kg de L-lactídeo, 0,46 kg de D,L-lactídeo racémico e 2,3 ml da solução de estanho bivalente, de modo idêntico ao do exemplo 1. Purgou-se a mistura com árgon durante 3 horas e em seguida aqueceu-se isotermicamente num banho de óleo a 125°C A mistura fundiu-se, foi completamente misturada por remoinho, e formou um fluído incolor, transparente e homogéneo, cuja viscosidade aumenta substancialmente apos várias horas. Depois de 64 horas retirou-se o balão do banho de aquecimento, arrefeceu-se e separou-se o vidro do produto sólido, transparente e límpido. Guilhotinou-se a composição semelhante à borracha em fatias e t±iturou-se num moinho com gelo seco até se obterem pedaços de l/8 polegadas, ou mais pequenos (cerca de 3,2 mm). Secou-se a substância moída num forno com circulação de ar a 1002? durante várias horas, seguidamente secou-se sob vácuo de um dia para o outro à temperatura ambiente. Prepararam-se películas moldadas por compressão como se descreve no Exemplo 1 e examinaram-se as películas para determinação das suas propriedades de resistência à tracção e de perda de peso por TGA conforme se apresenta no Quadro Ί.1.84 kg of L-lactide, 0.46 kg of D, racemic L-lactide and 2.3 ml of the divalent tin solution were placed in a 3 liter round bottom flask, in the same way as in Example 1. The mixture was purged with argon for 3 hours and then heated isothermally in an oil bath at 125 ° C. The mixture melted, was thoroughly mixed by swirling, and formed a colorless, transparent and homogeneous fluid, whose viscosity increases substantially. After several hours. After 64 hours the flask was removed from the heating bath, cooled and the glass was separated from the clear, transparent and solid product. The rubber-like composition was sliced and sliced in a dry ice mill until pieces of 1/8 inch or smaller (about 3.2 mm) were obtained. Was the ground substance dried in an oven with 1002 ° C air circulation? for several hours, then dried under vacuum overnight at room temperature. Compression-molded films were prepared as described in Example 1 and the films were examined to determine their tensile strength and weight loss properties by TGA as shown in Table Ί.
EXEMPLO 3EXAMPLE 3
Colocaram-se num balão de fundo redondo de 250 ml, 79,98 g de L-lactídeo, 20,04’g de D,L-lactídeo racémico e 0,20 ml de solução de octanoato de estanho bivalente, semelhante ao Exemplo 1. Purgou-se o balão com nitrogénio atra vés de entradas e saídas e aqueceu-se num banho de óleo a 1252G A mistura fundiu-se num líquido fluente e incolor que foi completamente misturado fazendo girar o frasco. Após 2 horas, aumentou-se a temperatura do banho de óleo para 1472C, e após 14 horas de tempo total de aquecimento, baixou-se a temperatura para 131^0. 0 tempo total de aquecimento foi de 18 horas. 0 pro duto é transparente, incolor e vítreo. Eoi considerado semelhan te aos exemplos precedentes e os resultados estão registados no79.98 g of L-lactide, 20.04% D, racemic L-lactide and 0.20 ml of divalent tin octanoate solution, similar to Example 1, were placed in a 250 ml round-bottom flask. The flask was purged with nitrogen through inlets and outlets and heated in a 1252G oil bath. The mixture was melted in a colorless, flowing liquid which was mixed thoroughly by turning the flask. After 2 hours, increase the temperature of the oil bath 2 to 147 C, and after 14 hours total heating time, the temperature dropped to 131 ^ 0. The total warm-up time was 18 hours. The product is transparent, colorless and glassy. It was considered similar to the previous examples and the results are recorded in the
- 30 Quadro 1.- 30 Table 1.
Os exemplos 1 a 3 revelam o efeito da temperatura da reacçao nas propriedades dos copolímeros conforme ori ginado pela composição resultante»Examples 1 to 3 show the effect of the reaction temperature on the properties of the copolymers as originated by the resulting composition »
EXEMPLO 4EXAMPLE 4
Conservaram-se imersas em água durante vários meses películas dos copolímeros dos Exemplos 1 e 3. Após 3 semanas, o copolímero do Exemplo 1 tomou-se leitoso, enquanto que o do Exemplo 3 permaneceu límpido durante aproximadamente 2 meses; depois de 3 meses a película do Exemplo 3 tornou-se visivelmente leitosa e a película do Exemplo 1 branca e opaca.The copolymers of Examples 1 and 3 were immersed in water for several months. After 3 weeks, the copolymer of Example 1 became milky, while that of Example 3 remained clear for approximately 2 months; after 3 months the film of Example 3 became visibly milky and the film of Example 1 white and opaque.
A água que estivera em contacto com a película do Exemplo 1 adquiriu um sabot ácido, enquanto que a do Exemplo 3 se conservou insípida.The water that had been in contact with the film of Example 1 acquired an acidic sabot, while that of Example 3 remained tasteless.
A inspecção dos dados do Quadro 1 revela que o copolímero do Exemplo 1 e um substituti biodegradável no ambiente para o polietileno. Os peritos na técnica reconhecerão que as propriedades físicas do copolímero são uma excelente com binaçao útil para muitas aplicações em embalagem. A sua resistência à traeção e o seu módulo tangente inicial assemelha-se favoravelmente com composiçoes de polietileno usadas, por exemplo, em sacos do lixo de plástico, em película para embalagens comuns, em sacos de compras de plástico, embalagens de sandes, embalagens para ovos e semelhantes. 0 formato das curvas de prej são-tensao é aproximadamente o mesmo tanto para o copolímero cómo pará o de uma composição linear polietileno de baixa densi, dade, usado normalmente em composições para sacos do lixo. No Quadro 2 apresenta-se uma comparaçao de propriedades.Inspection of the data in Table 1 reveals that the copolymer of Example 1 is a biodegradable substitute in the environment for polyethylene. Those skilled in the art will recognize that the physical properties of the copolymer are excellent with useful combination for many packaging applications. Its resistance to traction and its initial tangent module resembles favorably with polyethylene compositions used, for example, in plastic trash bags, in film for common packaging, in plastic shopping bags, sandwich packaging, packaging for eggs and the like. The shape of the stress-tension curves is approximately the same for both the copolymer as a linear low density polyethylene composition normally used in waste bag compositions. Table 2 presents a comparison of properties.
COMPARAÇÃO DE POLIETILENO COM POLÍMEROS DE AGIDO POLILAOTICOCOMPARISON OF POLYETHYLENE WITH POLYMERS OF POLYLAOTIC ACID
QUADRO 2_ ..TABLE 2_ ..
de computadorcomputer
c) Copolímero de L-lactídeo/D,L-lactídeo racémico, Exemplo 1c) L-lactide / D copolymer, racemic L-lactide, Example 1
d) Temperatura de distorsão ao calor.d) Heat distortion temperature.
Pode-se parar a polimerização de lactídeo, com conversão do monomero em polímero incompleta, de uma forma controlável. Isto está ilustrado nos Exemplos 1 e 2. 0 monómero de lactídeo liga-se muito intimamente com polímeros de laç trdeos. Alternativamente, podem-se derivar as composições através de mistura de lactídeo com polímero pré-formado. Nesse caso o lactídeo adicionado pode ser o mesmo ou diferente no que respeita a estereoquímica, por exemplo, L-,D-, ou D,L-lactídeo, ao usado para fazer o polímero.The lactide polymerization can be stopped, with conversion of the monomer to incomplete polymer, in a controllable way. This is illustrated in Examples 1 and 2. The lactide monomer binds very closely with loop polymer. Alternatively, the compositions can be derived by mixing lactide with preformed polymer. In that case the added lactide can be the same or different with respect to stereochemistry, for example, L-, D-, or D, L-lactide, to that used to make the polymer.
Pode-se completar a composição combinando o polímero fundido com monómero de lactídeo em equipamento de processo convencional, tal como um moinho rolatório ou um misturador de parafusos gémeoso Os polímeros de lactídeos, normalmente duros e vítreos, tornam-se flexíveis por meio de lactídeo e permanecem transparentes, incolores e quase inodoros. 0 lactídeo não é muito fugitivo, requerendo aquecimento e uma pur ga com nitrogénio, normalmente, entre 170 e 200°C durante 20 a 60 minutos para remover o lactídeo numa análise gravimétrica. Nem tão pouco se vê o lactídeo em películas sob um microscópio óptico. Os domínios do lactídeo são de tamanho submicrométrico. Esta flexibilização do ácido poliláctico sugere o seu uso como um substituto biodegradável no ambiente para películas de embalagem de poliolefina de uso único.The composition can be completed by combining the fused polymer with lactide monomer in conventional process equipment, such as a roller mill or twin screw mixer o The lactide polymers, normally hard and glassy, become flexible by means of lactide and remain transparent, colorless and almost odorless. The lactide is not very fugitive, requiring heating and a nitrogen purge, usually between 170 and 200 ° C for 20 to 60 minutes to remove the lactide in a gravimetric analysis. Neither is the lactide seen in films under an optical microscope. The lactide domains are submicrometric in size. This easing of polylactic acid suggests its use as a biodegradable substitute in the environment for single-use polyolefin packaging films.
EXEMPLOS 5 A 16EXAMPLES 5 TO 16
Foi realizada uma série de experiências nas quais se prepararam copolímeros de L- e D,L-lactídeo, combinaramr-se por fusão com quantidades variáveis de lactídeo e estudaram-se as propriedades físicas das combinações em função dc. composição de lactídeo. Determinou-se o conteúdo de monomero no lactídeo por uma análise termo gravimétrica isotérmica (TGA) previamente desenvolvida. Mediram-se os conteúdos de lactídeo antes e depois de compor e moldar em películas.A series of experiments were carried out in which copolymers of L- and D, L-lactide were prepared, combined by fusion with varying amounts of lactide and studied the physical properties of the combinations as a function of dc. lactide composition. The monomer content in the lactide was determined by a previously developed thermo-gravimetric gravimetric analysis (TGA). The lactide contents were measured before and after composing and molding on films.
Observou-se que a moagem por rolo aberto ou por rolo duplo tinha tendência a fazer volatilizar o lactídeo a temperaturas requeridas pelos copolímeros de lactídeo de peso molecular muito alto. Poder-se-iam minimizar estas perdas usando pré-misturas (master batches) ou usando copolímeros de la_ç tídeo de menor peso molecular (com as suas menores temperaturas de mistura conservantes). Um método melhor de combinar e misturar era por extrusão de parafuso gémeo convencional, a qual minimizava as perdas por volatilização. Alguns resultados são apresentados no Quadro 3« As combinações de polilactídeo e de plastificante de lactídeo são bastante maleáveis, tornando-se cada vez mais com o aumento do conteúdo em lactídeo. Sao incolores e transparentes. É detectável apenas um cheiro agradável muito leve de lactídeo e não se nota qualquer sabor perceptível de lactídeo. As amostras de películas plastificadas do Quadro 3 são resistentes a rasgões, facilmente dobráveis e podem ser furadas sem se quebrarem ou rasgarem. Estas amostras enrijecem um pouco quando colocadas numa câmara fria (52C, 4OsE), mas per manecem flexíveis e dobráveis sem partir. Estas películas são notavelmente macias ao tacto indicando uma temperatura de transição vítrea abaixo dos 37?C. Quando o conteúdo de lactídeo for menor do que 20 por cento, as películas farão quando forem amar rotadas um ruído típico de uma película de poliolefina. Com con teúdos de lactídeo maiores as películas têm uma queda e o tacto quente de um PUC.It was observed that the milling by open roll or double roll tended to volatilize the lactide at temperatures required by very high molecular weight lactide copolymers. These losses could be minimized using premixtures (master batches) or using lower molecular weight lactide copolymers (with their lower preservative mixing temperatures). A better method of combining and mixing was by conventional twin screw extrusion, which minimized volatilization losses. Some results are shown in Table 3 «The combinations of polylactide and lactide plasticizer are very malleable, becoming more and more with increasing lactide content. They are colorless and transparent. Only a very mild pleasant smell of lactide is detectable and there is no noticeable lactide flavor. The plastic film samples in Table 3 are tear resistant, easily foldable and can be punctured without breaking or tearing. These samples stiffen slightly when placed in a cold chamber (5 2 C, 4OsE), but remain flexible and foldable without breaking. These films are remarkably soft to the touch, indicating a glass transition temperature below 37 ? C. When the lactide content is less than 20 percent, the films will make a typical polyolefin film noise when they are rotated. With larger lactide content the films have a drop and the warm touch of a PUC.
Como se apresenta no quadro 3, os módulos elásticos (módulos de tangente inicial) podem ser relativamente altos, semelhantes aos de um polietileno linear de baixa den sidade (PELBD). Isto é uma indicação da estabilidade de forma potencial. Os módulos e a resistência à tracção mais baixos são semelhantes aos do polietileno de baixa densidade (PEBD). Nas figuras 1 e 2 apresenta-se um gráfico das propriedades físicas em função do volume de mactídeo. Com referência ao Quadro 3, a aproximadamente 17 a 20 por cento de volume de lactídeo, as pro priedades de tracçao sao semelhantes as dos polietilenos usados em sacos do lixo e de compras.As shown in Table 3, the elastic modules (initial tangent modules) can be relatively high, similar to those of a low density linear polyethylene (PELBD). This is an indication of potential stability. The lower modules and tensile strength are similar to those of low density polyethylene (LDPE). Figures 1 and 2 show a graph of physical properties as a function of the volume of mactid. With reference to Table 3, at approximately 17 to 20 percent lactide volume, the traction properties are similar to those of polyethylene used in garbage and shopping bags.
A volumes de lactídeo mais baixos, as combinações têm uma semelhança ao poliprofileno. Podem-se comparar algumas dadas no Quadro 3·At lower lactide volumes, the combinations have a similarity to polypropylene. Some data can be compared in Table 3 ·
Quadro 4 define os plásticos convencionais usados nas comparações.Table 4 defines the conventional plastics used in the comparisons.
Quadro 3 revela alguns dados para misturas de lactídeos e polilactídeos.Table 3 reveals some data for mixtures of lactides and polylactides.
todas, o D,L-lactideo ρall, the D, L-lactide ρ
ΗΗ
ΡΡ
ΟΟ
4·4 ·
ΟΟ
ΟΟ
QUADRO 3TABLE 3
COMPARAÇÕES DO COMPORTAMENTO À TRAOÇÃO DE PLA PLASTIFICADO (a) (f) Polietileno de alta densidade Phillips (HMN 5O6O).COMPARISONS OF BEHAVIOR TO PLASTIFIED PLA TRACTION (a) (f) Phillips high density polyethylene (HMN 5O6O).
(g) Polipropileno Chisso (XF 1932, índice de fusão 0,52) ro c, ο σ'(g) Chisso polypropylene (XF 1932, melt index 0.52) ro c, ο σ '
CLCL
H4 ro oH4 ro o
h m m ra o o Ph m m ra o o P
CL H4 ro o <3 o pl Pt 4 O OCL H4 ro o <3 o pl Pt 4 O O
4J ro ra4J ro ra
PP
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Hra raHra ra
PP
PP
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PP
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I—1 P στ viI— 1 P στ vi
PP
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Ρ P ro ra P o p ra, ra- ra O ra σ'Ρ P ro ra P ra ra, ra ra ra σ '
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rfra . ra ro 4 tra ro trarfra. ra ro 4 tra ro tra
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O p ro ro ra, p ro> cn P P? O o n p cn o rara- o p ra, —- o - ra ra, p ro> ρP ro ro ra, p ro> cn P P? O o n p cn o rare- o ra, —- o - ra ra, p ro> ρ
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ra, ra ra α Pt ra O H> o 4 3 P I '37ra, ra ra α Pt ra O H> o 4 3 P I '37
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DADOS DOS FABRICANTESMANUFACTURER'S DATA
-Ρ» «· ν-Ρ »« · ν
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Cs resultados não diferem grandemente de composições semelhantes dos exemplos 1 e 2, preparados por outros meios. No entanto os peritos na técnica reconhecerão que as propriedades físicas achadas variaram um pouco, dependendo da homonegeidade da mistu ra, das condiçoes de teste de tracção e da técnica de fabrico para preparar as películas. As comparações do Quadro 3 revelam que as misturas de polímero de lactídeo têm uma grande gama de composições controláveis que imitam muitos tipos de plástico convencional não degradável.The results do not differ greatly from similar compositions of examples 1 and 2, prepared by other means. However, those skilled in the art will recognize that the physical properties found varied slightly, depending on the homogeneity of the mixture, the tensile test conditions and the manufacturing technique for preparing the films. The comparisons in Table 3 reveal that lactide polymer blends have a wide range of controllable compositions that mimic many types of conventional non-degradable plastic.
EXEMPLO 17EXAMPLE 17
Preparou-se um ácido poliláctico oligométrico (OPLA) por misturas com polilactídeos como se segue. Deitou-se uma solução de 88 por cento de ácido láctico (956 g) num balão de três tubuladoras (l litro) equipado com um agitador mecânico e uma sonda para termómetro. A mistura de reacção foi concen trada sob uma fuga de nitrogénio entre 150 e 1902C a 200 mm de Hg durante uma hora até se ter eliminado a quantidade teórica de água de diluição. Não se usou qualquer catalisador, excepto o ácido láctico e os seus oligómeros. Manteve-se esta temperatura e este vácuo e continuou-se a destilação durante duas horas até se remover 73 por cento da quantidade teórica da água de desidratação.An oligometric polylactic acid (OPLA) was prepared by mixing with polylactides as follows. An 88 percent solution of lactic acid (956 g) was poured into a three-pipe (1 liter) flask equipped with a mechanical stirrer and a thermometer probe. The reaction mixture was concentrated under a nitrogen leak between 150 and 190 ° C at 200 mm Hg for one hour until the theoretical amount of dilution water was eliminated. No catalyst was used, except lactic acid and its oligomers. This temperature and vacuum was maintained and distillation was continued for two hours until 73 percent of the theoretical amount of dewatering water was removed.
tempo total requerido foi três horas. Neste momento parou-se a reacção. Titularam-se as amostras da água e o oligómero do balão com NaOH 0,5N. Encontrou-se algum ácido láç tico, 26,2g, no destilado da água. Refluxcu-se igualmente o olir gómero do balão (OPLA) com excesso de NaOH 0,5N e em seguida ti tulou-se o excesso com H^SO^ padrão.total time required was three hours. At this point, the reaction was stopped. The water samples and the flask oligomer were titrated with 0.5N NaOH. Some lactic acid, 26.2g, was found in the water distillate. The balloon oliromer (OPLA) was also refluxed with an excess of 0.5N NaOH and then the excess was diluted with standard H2 SO4.
Os dados estão registados no Quadro 5· 0 OPLA flui bem quando quente, e mostra algum fluxo a frio. Tem um grai de polimerização de 3,4. Usou-se no Exemplo 20 no qual foi combinado por fusão com o polímero do Exemplo 19°The data are recorded in Table 5 · OPLA flows well when hot, and shows some cold flow. It has a polymerization grade of 3.4. It was used in Example 20 in which it was combined by melting with the polymer of Example 19 °
QUADRO 5TABLE 5
CARACTERIZAÇÃO DE OPLA DO EXEMPLO 1OPLA CHARACTERIZATION OF EXAMPLE 1
Percentagem de desidratado teóricaPercentage of theoretical dehydrate
Percentagem de ácido titulávelPercentage of titratable acid
Percentagem Total expres grau de de ester ti so como per- polimetulavel centagem de rização ácido HacticoPercentage Total expression of sterility as per-polymetallic Hactic acid rization percentage
34,4 82,4 116,8 3,434.4 82.4 116.8 3.4
EXEMPLO 18 í Γ IEXAMPLE 18 i Γ I
Repetiu-se o Exemplo 17, com a diferença que a destilação foi efectuada mais lentamente. Após oito horas de aquecimento, durante as quais se aumentou lentamente a temperatura de 63 para 175°C a 200 mm de Hg, titulou-se uma amostra de balão determinando-se 62,2 por cento de remoção teórica de água.Example 17 was repeated, with the difference that distillation was carried out more slowly. After eight hours of heating, during which the temperature was slowly increased from 63 to 175 ° C to 200 mm Hg, a balloon sample was titrated and 62.2 percent of theoretical water removal was determined.
A titulação revelou um grau de polimerização i de 4,3« Aumentou-se ainda mais o peso molecular da OPLA durante ! 2 horas, aquecendo a 179QC e usando uma bomba de vácuo. 0 OPLA já não era solúvel em NaOH O,1N, era branco como água e não fluj ia a frio. Este material é um segundo exemplo de preparação de '! OPLA com um grau ligeiramente mais elevado de polimerização em 1 comparação com o Exemplo 1. Misturou-se com polilactídeo nos ! Exemplos'22 e 25. Calcula-se que o grau de polimerização foi de cerca de 6 a 10.The titration revealed a degree of polymerization of 4.3 '. The molecular weight of OPLA was further increased during! 2 hours, heating to 179 Q C and using a vacuum pump. The OPLA was no longer soluble in NaOH O, 1N, white as water and did not flow cold. This material is a second example of preparing '! OPLA with a slightly higher degree of polymerization compared to Example 1. It was mixed with polylactide nos! Examples 22 and 25. The degree of polymerization was estimated to be about 6 to 10.
EXEMPLO 19EXAMPLE 19
Preparou-se um polímero de lactídeo por métodos semelhantes ao do Exemplo 3· Polimerizou-se através de fu- jA lactide polymer was prepared by methods similar to Example 3 · Polymerized by fume
Ί iΊ i
ii
sao um copolímero de L-lactídeo/D,L-lactídeo racémico com uma percentagem em peso de 9θ/ΐ0, usando 0,02 partes por cento de catalisador de octanoato de estanho bivalente amido. De uma ma neira semelhante preparou-se um monopolímerc de L-lactídeo de percentagem 100 (1- PIA). Combinou-se através de fusão o ccpolímero com o raonopolímero a 350 °E (177 °C) num extrusor de parafuso gémeo a uma proporção de peso copolímero/homopolímero 90/10.they are a L-lactide / D, racemic L-lactide copolymer with a weight percentage of 9θ / ΐ0, using 0.02 parts percent of starch bivalent tin octanoate catalyst. In a similar manner, a 100% L-lactide monopoly (1- PIA) was prepared. The ccpolymer was combined with the raonopolymer at 350 ° E (177 ° C) in a twin screw extruder at a 90/10 copolymer / homopolymer weight ratio.
Por cromatografia de permeaçao de gel (GPC) da combinação determinou-se um peso molecular de média de peso (P.M.) de 182000 e um pese molecular de média de número (Ma) de 83000. 0 menómero de lactídeo residual por análise ter mogravimétrica (TGA) foi 1,7 de percentagem de peso.By gel permeation chromatography (GPC) of the combination, a weight average molecular weight (PM) of 182000 and a weight average molecular weight (Ma) of 83000 were determined. TGA) was 1.7 weight percent.
Misturou-se esta combinação cora o ácido poliláctico oligomérico de (OPLA) do Exemplo 17 para proporcionar o Exemplo 20. As -propriedades de resistência à tracção estão registadas no Quadro 6.This combination was mixed with the oligomeric polylactic acid of (OPLA) from Example 17 to provide Example 20. The tensile strength properties are reported in Table 6.
EXEMPLO 20 polímero do Exemplo 19 foi combinado por fusão com o OPLA do Exemplo 17 num moinho de dois rolos aberto durante 20 minutos a 325°E (163 °C). A mistura foi moldada por compressão em películas e foi testada como se apresenta no Quadro 6. Os pesos moleculares por GPC eram distribuições mono, modais homogéneas (P?l/M = 2,6) com PM = 192000 e M ='73000.EXAMPLE 20 The polymer of Example 19 was combined by melting with the OPLA of Example 17 in an open two-roller mill for 20 minutes at 325 ° E (163 ° C). The mixture was molded by film compression and was tested as shown in Table 6. The molecular weights by GPC were mono, modal homogeneous distributions (P? L / M = 2.6) with PM = 192000 and M = '73000.
ω ωω ω
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Μ W Μ W W Ω 4 kJl 4^ kn Ι\0 Η Ο kP «·' ί »’Μ W Μ W W Ω 4 kJl 4 ^ kn Ι \ 0 Η Ο kP «· 'ί» ’
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Ω ω ω Ω< οΩ ω ω Ω <ο
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ΩΩ
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Η cn ηο -η Η w ΗΗ cn ηο -η Η w Η
- Η Ο © σι Η 4- Η Ο © σι Η 4
Η ηο kn kn —ο cn —]Η ηο kn kn —ο cn -]
H vi υι ο -η H kn kn (—1 kn -q Η OH vi υι ο -η H kn kn (- 1 kn -q Η O
O 4=- H DO 00 kn oO 4 = - H DO 00 kn o
H no no kp kn no kn vn no kn kn kn vn -4- kn ι kn kn kn 03 no 03 « knH no no kp kn no kn vn no kn kn kn vn -4- kn ι kn kn kn 03 no 03 «kn
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OO
OO
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H 2 (D> O\H 2 (D> O \
Μ O» c+Μ O »c +
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IranfeMlaiIranfeMlai
EXEMPLO 21 - 25 copolímero do exemplo 19 foi combinado por fusão com 20 por cento do L - PLA descrito no Exemplo 19. A combinação está registada como Exemplo 21 no Quadro 6, onde são registadas as suas análises e propriedades de tracção. 0 Exemplo 21 foi, por sua vez, combinado por fusão com várias quantidades do QPLA do Exemplo 18 e estas foram testadas como antes e registadas no Quadro 6, Exemlos 22 e 25.EXAMPLE 21 - 25 copolymer of example 19 was combined by melting with 20 percent of the L - PLA described in Example 19. The combination is recorded as Example 21 in Table 6, where its analyzes and tensile properties are recorded. Example 21 was, in turn, combined by fusion with various amounts of the QPLA of Example 18 and these were tested as before and recorded in Table 6, Examples 22 and 25.
Quadro 7 regista os pesos moleculares por GPG destas composições. Comparam-se as resistências ã tracção e os módulos com as percentagens de peso de CPLA nas figuras 3 e 4 (curvas inferiores).Table 7 records the molecular weights per GPG of these compositions. Tensile strengths and modules are compared with the CPLA weight percentages in figures 3 and 4 (lower curves).
ΓΌ ΓΌ ΓΌ ΓΌ ΓΟ ΟΙ 4=. 04 ΓΟ ti tiΓΌ ΓΌ ΓΌ ΓΌ ΓΟ ΟΙ 4 =. 04 ti ti ti
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Pb οPb ο
ω οω ο
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Η Η Η γό ΓΟ «· Μ Μ *· **Η Η Η γό ΓΟ «· Μ Μ * · **
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04 04 45- ΟΙ ΟΙ Ol C0 ΓΌ 00 ps φ04 04 45- ΟΙ ΟΙ Ol C0 ΓΌ 00 ps φ
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Ο tiΟ you
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Η οΗ ο
ΓΌ φΓΌ φ
ti φyou φ
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ΟΟ
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QUADRO 7TABLE 7
PESOS MOLECULARES E TEMPERATURAS DE TRANSIÇÃO VÍTREA DE POLILAOTÍDEOS E ÁCIDO POLILÁOTIOO OLIGOMÉRICO A 90/10 ιο 1-3 Ο C4MOLECULAR WEIGHTS AND GLASS TRANSITION TEMPERATURES OF POLILAOTIDE AND POLYLOTHYL ACID OLIGOMERIC 90/10 ιο 1-3 Ο C4
I ιI ι
ii
Exemplos 26 a 30Examples 26 to 30
Combinou-se uma segunda série de copolímeros com o OPLA. Preparou-se um conjunto de l/D,I - lactídeo a 92,5/ /7,5 através de métodos semelhantes aos dos Exemplos 19 e 21» Este é o Exemplo 26 dos Quadros 8 e 9· Foi combinado por fusão como ΟΡΙΑ do Exemplo 18 num moinho de dois rolos aberto a 3252F (163SC) durante aproximadamente vinte minutos. Moldaram-se por compressão as combinações em películas de espessura de 3 a 5 mi: (125 a 250mm) e mediram-se as suas propriedades de tracção e pe sos moleculares por GPC. As propriedades estão registadas nos Quadros 8 e 9 e representadas graficamente nas figuras 3 θ 4·A second series of copolymers was combined with OPLA. A set of 92.5 / / 7.5 L / D, I - lactide was prepared using methods similar to those of Examples 19 and 21. This is Example 26 of Tables 8 and 9 · It was combined by fusion as ΟΡΙΑ of Example 18 in a two-roller mill open at 325 2 F (163 S C) for approximately twenty minutes. The combinations were molded by compression into films of thickness 3 to 5 ml: (125 to 250 mm) and their tensile properties and molecular weights were measured by GPC. The properties are recorded in Tables 8 and 9 and represented graphically in figures 3 θ 4 ·
A segunda série de combinações revelou valores significativamente mais elevados para as propriedades de tracção, embora os pesos moleculares fossem mais baixos» Isto pode-se dever a monomero de lactídeo residual mais baixo e/ou à mudança em composição de polímeros mais elevados. Poder-se-iam facilmente moldar todas as combinações de polilactideo de OPLA em películas transparentes sem aderência»The second series of combinations revealed significantly higher values for the tensile properties, although the molecular weights were lower »This may be due to the lower residual lactide monomer and / or the change in the composition of higher polymers. All OPLA polylactide combinations could be easily molded into transparent films without adhesion »
Todos os D,L-Lactídeos são racémicosAll D, L-Lactids are racemic
OO
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W ps X ra oW ps X ra o
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OO
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H cl· Q 4-s > Pb ro o θ'H cl · Q 4-s> P ro ro θ '
O tThe t
ωω
4·4 ·
OPOP
Pb raPb ra
Pb roPb ro
PROPRIEDADES DE MISTURAS POR FUSÃO DE POLILACTÍDEOS E ÁOIDO POLILÁGTICO OLIGOMÉRICO A 92,5/7,5 οι οι -4 οι cn cn cn cn ro H io i-9 Ω CtePROPERTIES OF POLYLACTIDE FUSION MIXTURES AND OLYGOMERIC POLYLAGIC ACID 92.5 / 7.5 οι οι -4 οι cn cn cn ro H io i-9 Ω Cte
QUADRO 9TABLE 9
PESOS MOLECULARES DE COPOLÍMEROS DE L-/D,L - LACTÍDEO RACÉMICO A 92,5/7,5MOLECULAR WEIGHTS OF COPOLYMERS OF L- / D, L - RACEMIC LACTIDE AT 92.5 / 7.5
(a) GPC(a) GPC
Exemplos 51 e 32Examples 51 and 32
Expuseram-se provetes de películas, com e sem ί plastificante, a água do mar em Daytona, Florida, de Março atéFilm samples, with and without plasticizer, were exposed to seawater in Daytona, Florida, from March until
Maio. 0 pH da água variou entre 7,3 e 7,6 e a salinidade entreMay. The pH of the water varied between 7.3 and 7.6 and the salinity between
33,2 e 38,4 pp\ A água aqueceu gradual mente no teste de 15 a jj 2790. Os provetes foram cortados em tiras e testou-se 0 seu í comportamento à tracção antes e depois de intervalos periódicos na água do mar. Os resultados estão apresentados no Quadro 10. Todas as amostras apresentavam degradação física e esbranquiçamento de forma progressiva com-o tempoo Sem plastificante as amostras apresentavam branqueamento e degradação apos seis semanas na água do mar. A combinação de polilactídeo de OPLA de1 gradou-se mais rapidamente, revelando dar evidência de degradação após três semanas. A incorporação de lactídeo numa percentagem de 20 provocou branqueamento imediato e degradação eviZ dente apos uma semana de exposição.33.2 and 38.4 pp. The water gradually warmed up in the test from 15 to 2790. The test pieces were cut into strips and their tensile behavior was tested before and after periodic intervals in sea water. The results are shown in Table 10. All samples showed physical degradation and whitening progressively over time. Without plasticizer the samples showed bleaching and degradation after six weeks in seawater. The OPLA polylactide combination de1 graduated more quickly, showing evidence of degradation after three weeks. The incorporation of lactide in a percentage of 20 caused immediate bleaching and evident degradation after one week of exposure.
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4800 ( 70) 8400 (122) - 55 (0,8)4800 (70) 8400 (122) - 55 (0.8)
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PROPRIEDADES FÍSICAS APÓS EXPOSIÇÃO À ÁGUA DO MARPHYSICAL PROPERTIES AFTER EXPOSURE TO SEA WATER
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QUADRO 10 (continuaçaTABLE 10 (continued)
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Os exemplos anteriores estabelecem que uma composição integralmente de ácido láctico pode ser um tsrmoplájs tico maleável útil para contentores de plástico flexivel. Por comparação, o homopoli- (L- lactídeo) não plastificado é um polímero altamente cristalino com uma resistência à tracção de cerca de 7000 psi (480 bar), com um alongamento de 1 por cento e um módulo inicial de 500 000 psi (135 000 bar). É muito quebradiço, opaco e racha-se com facilidade. Nem é um termoplástico que funciona bem, nem é transparente. 0 poli - (D,I - lactídeo racémico) é um polímero vítreo não cristalino, com uma temperatura de transição vítrea de aproximadamente 50°C, uma resis tência à tracção de cerca de 6 300 psi (430,bar), um alargamento de aproximadamente 12 por cento e um módulo inicial de 160 000 psi (11 000 bar). É igualmente quebradiço, embora seja transparente. Em. contraste total, um polímero de copolímero deThe foregoing examples state that a composition entirely of lactic acid can be a malleable thermoplastic useful for flexible plastic containers. By comparison, unplasticized homopoli- (L-lactide) is a highly crystalline polymer with a tensile strength of about 7000 psi (480 bar), with an elongation of 1 percent and an initial modulus of 500 000 psi (135 000 bar). It is very brittle, opaque and easily cracks. It is neither a thermoplastic that works well, nor is it transparent. The poly - (D, I - racemic lactide) is a non-crystalline glassy polymer, with a glass transition temperature of approximately 50 ° C, a tensile strength of about 6 300 psi (430, bar), an enlargement of approximately 12 percent and an initial 160,000 psi (11,000 bar) module. It is also brittle, although it is transparent. In. full contrast, a copolymer polymer of
1- lactídeo/D,l - lactídeo racémico que seja plastificado com monómero de lactídeo, é notavelmente diferente. Por exemplo, os polímeros plastificados podem ter uma resistência à tracção de aproximadamente 3 900 psi (270 bar), um alongamento de 431 por cento e um módulo inicial de 56 000 psi (13 000 bar). 0 polímero plastificado e limpido e incolor e a combinação tem que ser aquecida a mais de ΙΟΟθΟ para retirar o plastificante.1- lactide / D, l - racemic lactide that is plasticized with lactide monomer, is remarkably different. For example, plasticized polymers can have a tensile strength of approximately 3,900 psi (270 bar), an elongation of 431 percent and an initial modulus of 56,000 psi (13,000 bar). The plasticized polymer is clear and colorless and the combination has to be heated to more than ΙΟΟθΟ to remove the plasticizer.
Embora a teoria previsse uma estrutura menos cristalina, como um resultado da plastificação, o que é surpreer dente são as composiçoes estáveis, transparentes e maleáveis que podem surgir e, em segundo lugar, a concordância quase exaç. ta de propriedades necessárias por certas aplicações de embalagem, tal como polietileno. Esta invenção vem numa altura em que existe uma necessidade para tais propriedades iniciais num material que seja lentamente biodegradável no ambiente, já que poderia aliviar problemas de poluição por plásticos.Although the theory predicted a less crystalline structure, as a result of plasticization, what is surprising is the stable, transparent and malleable compositions that can arise and, secondly, the almost exhausted agreement. properties required by certain packaging applications, such as polyethylene. This invention comes at a time when there is a need for such initial properties in a material that is slowly biodegradable in the environment, as it could alleviate plastic pollution problems.
Será evidente para os peritos na técnica que combinações extremamente íntimas de altos polímeros com plasti50 ficantes sao uma raridade. A plastificação permite uma grande extensão nas propriedades físicas iniciais e no tempo por tiodegradação no ambiente.It will be apparent to those skilled in the art that extremely intimate combinations of high polymers with plasticizers are a rarity. The plasticization allows a great extension in the initial physical properties and in the time by tiodegradation in the environment.
A quantidade de plastificantes no polímero depende das características das composições desejadas» Se se usa lactídeo como plastificante a gama ó de preferência de 5 a 40 por cento em peso, enquanto que se se usarem apenas oligómeros de lactídeo ou acido láctico a gama podia ser de 2 a 60 por cento em peso» Surpreendentemente, pode-se adicionar oligómero até 30 por cento sem afectar substancialmente a resistência à tracção ou módulo» Ver figuras 3 θ 4. A adição de oligómeros de percentagem em peso de 30 a 60 produz uma plastificação significativa e uma afirmaçao das propriedades fisicaso Este facto contribui para uma grande economia da composição, visto o ácido láctico oligómerico ser mais barato que o ácido láctico poli mérico elevado. Pode-se preparar oligómero de ácido láctico ou qualquer lactídeoo í importante notar que o oligómero de ácido láctico contém normalmente quantidades significativas de ácido láctico, a nao ser que sejam retiradas. Isto ó uma consideração importante em composições feitas por medida com propriedades específicas. Os peritos na técnica e sabendo os ensinamentos desta invenção serão capazes de seleccionar condições de reacção a fim de obter comprimentos de cadeia apropriados para o polímero, e as proporçoes de polímero e plastificantes de modo a obter composições fabricadas tendo propriedades físicas semelhantes aos termoplásticos de embalagem usados normalmente e, no entanto, degradando-se relativamente depressa» Por exemplo, quantidades mais elevadas de plastificante dão como resultado polímeros tendo flexibilidade aumentada e propriedades físicas de rigidez de modo crescente, obtendo-se, no entanto, igualmente uma taxa de velocidade de degradação crescente. Para alem disso, comprimentos de cadeia mais pequenos para o polímero necessitarão de menos plastificante por obter as mesmas propriedades qué as obtidas com comprimentos maiores»The amount of plasticizers in the polymer depends on the characteristics of the desired compositions »If lactide is used as a plasticizer, the range is preferably 5 to 40 weight percent, whereas if only lactide or lactic acid oligomers are used the range could be 2 to 60 weight percent »Surprisingly, up to 30 percent oligomer can be added without substantially affecting the tensile strength or modulus» See figures 3 θ 4. Adding 30 to 60 weight percent oligomers produces plasticization significant and an affirmation of the physical properties This fact contributes to a great economy of the composition, since the oligomeric lactic acid is cheaper than the high polymeric lactic acid. Lactic acid oligomer or any lactide can be prepared. It is important to note that the lactic acid oligomer normally contains significant amounts of lactic acid, unless removed. This is an important consideration in custom made compositions with specific properties. Those skilled in the art and knowing the teachings of this invention will be able to select reaction conditions in order to obtain appropriate chain lengths for the polymer, and the proportions of polymer and plasticizers in order to obtain compositions manufactured having physical properties similar to packaging thermoplastics. used normally and, however, degrade relatively quickly »For example, higher amounts of plasticizer result in polymers having increased flexibility and increasing physical stiffness properties, however also obtaining a rate of increasing degradation. In addition, shorter chain lengths for the polymer will require less plasticizer as they obtain the same properties as those obtained with longer lengths »
Proporciona-se ainda pela primeira forma de concretização da invenção um processo para produzir uma composição biodegradável no ambiente que é um polímero plastificado de ácido poliláctico com a formula (I). 0 processo compreende a preparação de um ou de vários monómeros de lactídeo e de um catalisador; a polimerização dos monómeros para dar origem a um polímero a uma temperatura suficientemente baixa para permitir que a reacção de polimerização seja feita parar antes de completar a polimerização; a monitorização do nível de monómero para determinar a quantidade do monómero restante; e a paragem da reacção antes de completar a polimerização a uma quantidade determinada de monómero, de modo a fi?:ar o mónomero, que não reagiu numa quantidade pró-determinada no polímero. Os monómeros de lactídeo do processo são seleccionados do grupo cons tituído por D - lactídeo, 1 - lactídeo, meso - D,L - lactídeo, D,L - lactídeo racémico e respectivas misturas. Opcionalmente pode-se incorporar plastificante adicional no polímero, sendo o plastificante sellecionado também do grupo constituído por 1 - lactídeo, D - lactídeo, D,1 - lactídeo racémico, meso D,L- lactídeo, ácido láctico, oligómeros de ácido láctico, oligómeros de lactídeo e respectivas misturas.Also provided by the first embodiment of the invention is a process for producing a biodegradable composition in the environment which is a plasticized polymer of polylactic acid with formula (I). The process comprises the preparation of one or more lactide monomers and a catalyst; polymerizing the monomers to give rise to a polymer at a temperature sufficiently low to allow the polymerization reaction to be stopped before completing the polymerization; monitoring the monomer level to determine the amount of the remaining monomer; and stopping the reaction before completing the polymerization to a specified amount of monomer, in order to effect the monomer, which did not react in a predetermined amount in the polymer. The process lactide monomers are selected from the group consisting of D - lactide, 1 - lactide, meso - D, L - lactide, D, L - racemic lactide and their mixtures. Optionally, additional plasticizer can be incorporated in the polymer, the plasticizer being also selected from the group consisting of 1 - lactide, D - lactide, D, 1 - racemic lactide, meso D, L-lactide, lactic acid, lactic acid oligomers, oligomers lactide and mixtures thereof.
De preferência, a polimerização dos monómeros é feita a uma temperatura inferior a 129CC. Para além disso o processamento do polímero plastificado para obter um produto final é de preferência feito a uma temperatura suficientemente baixa para reter o plastificante no polímero. Esta temperatura pode ser superior a 129°C. Se se adicionar o monómero e/ou oligómero adicional a retenção do monómero não será naturalmente tão critica.Preferably, the polymerisation of the monomers is carried out at a temperature below 129 ° C. In addition, the processing of the plasticized polymer to obtain a final product is preferably carried out at a temperature sufficiently low to retain the plasticizer in the polymer. This temperature can be over 129 ° C. If the additional monomer and / or oligomer is added, the monomer retention will not naturally be as critical.
Proporciona-se ainda pela primeira forma de concretização da invenção um processo para a preparação de um polímero de'fórmula I, compreendendo a preparação de um ou mais monómeros de lactídeo e de um catalisador; a polimerização -aos monómeros a fim de formar um polímero; e a integração de plas52 -Also provided by the first embodiment of the invention is a process for the preparation of a polymer of formula I, comprising the preparation of one or more lactide monomers and a catalyst; polymerization to monomers to form a polymer; and the integration of plas52 -
tificante numa fase separada no polímero sendo o plastificante seleccionado do grupo constituído por D - lactídeo, 1 - lactídeo, D,L - lactídeo, oligómeros de ácido láctico e respectivas misturasotifier in a separate phase in the polymer, the plasticizer being selected from the group consisting of D - lactide, 1 - lactide, D, L - lactide, lactic acid oligomers and their mixture
As composições da invenção devem ter uma resistência à traeção de 300 a 20 000 psi (20 a 1 400 bar), um alargamento até ruptura de 50 a 1 000 por cento e um módulo de tangente de 20 000 a 250 000 psi (l 400 a 17 200 bar).The compositions of the invention should have a tensile strength of 300 to 20,000 psi (20 to 1,400 bar), an enlargement to break of 50 to 1,000 percent and a tangent modulus of 20,000 to 250,000 psi (1,400 at 17 200 bar).
De preferência, por uma substituição de polio lefinas as composições têm uma resistência à traeção de pelo me nos 3 000 psi (200 bar), um alongamento até ruptura de, pelo me nos, 250 por cento e um módulo de tangente de pelo menos 50 000 psi (3 500 bar)oPreferably, by replacing polio lefins, the compositions have a tensile strength of at least 3,000 psi (200 bar), an elongation to break of at least 250 percent and a tangent modulus of at least 50 000 psi (3,500 bar) o
0s homopolímeros e copolímeros da presente in venção são insolúveis em água, mas em constante contacto com es; ta são lentamente degradáveis. No entanto, a degradação é rápida quando comparada com composições de poliolefina que são subs tituidas pela invenção. Deste modo os objectos rejeitados feitos dos polímeros são aceitáveis ambientalmente por se degradarem lentamente dando substâncias inofensivas. Se se incendiarem objectos feitos de polímeros da invenção, estes ardem com uma chama limpa e azul.The homopolymers and copolymers of the present invention are insoluble in water, but in constant contact with them; are slowly degradable. However, degradation is rapid when compared to polyolefin compositions that are replaced by the invention. In this way, rejected objects made from polymers are environmentally acceptable as they slowly degrade into harmless substances. If objects made of polymers of the invention are set on fire, they burn with a clean, blue flame.
Para além do exposto, proporciona-se adicionalmente pela primeira forma de concretização da invenção um me todo para substituir uma composição termoplástica com a composição biodegradável da invenção em que a composição termoplásti ca compreende primeiras unidades de polímero orientáveis, substituindo as primeiras unidades de polímero por um segundo polímero orientável tendo uma resistência à traeção não orientada de 300 a 20 000 psi (20 a 1 400 bar), um alongamento até ruptura de 50 a 1 000 por cento e um módulo de tangente de 20 000 a 25O 000 psi (l 400 a 17 000 bar); compreendendo 0 segundo polímero unidades de ácido poliláctico com a estrutura na fórmula I, na qual n e o numero de unidades e n é um número inteiro,In addition to the foregoing, a method is additionally provided by the first embodiment of the invention to replace a thermoplastic composition with the biodegradable composition of the invention in which the thermoplastic composition comprises first orientable polymer units, replacing the first polymer units with a second orientable polymer having a non-oriented tensile strength of 300 to 20,000 psi (20 to 1,400 bar), an elongation to break of 50 to 1,000 percent and a tangent modulus of 20,000 to 25,000 psi (l 400 to 17,000 bar); the second polymer comprising units of polylactic acid having the structure in formula I, in which n is the number of units and n is an integer,
150 u < 20 OCO e é plastificado com um plastificante seleccionado do grupo constituído por lactídeo, oligómeros do ácido láctico, oligómeros de lactídeo e respectivas misturas- 0 metodo e util para composiçoes de poliolefina e particularmente de polietileno e poliprofileno, assim como para cloretos de polivinilo e para tereftalato de polietileno. Em adição à lista aci ma apresentada, o método é útil para substituição de polímeros de estireno, acetato de vinilo, metracrilato de alquilo e acrilato de alquilo- Deverá ser compreendido que os copolimeros fei tos de misturas dos monómeros no grupo referido e de misturas físicas dos polímeros e copolimeros do grupo acima descrito são igualmente substituíveisSEGUNDA FORMA DE CONCRETIZAÇÃO GERAI150 u <20 OCO and is plasticized with a plasticizer selected from the group consisting of lactide, lactic acid oligomers, lactide oligomers and mixtures thereof. polyvinyl and polyethylene terephthalate. In addition to the above list, the method is useful for replacing polymers of styrene, vinyl acetate, alkyl metracrylate and alkyl acrylate. It should be understood that copolymers made of mixtures of monomers in the said group and of physical mixtures of the polymers and copolymers of the group described above are also substitutable SECOND FORM OF GENERAL CONCRETIZATION
- As composiçoes biodegradáveis no ambiente aqui reveladas como uma segunda forma de concretização são completamente degradáveis dando materiais compatíveis e aceitáveis am/ z bientalmente. Os produtos intermediários da degradaçao: acido láctico é uma substância que ocorre naturalmente, largamente distribuída, que é facilmente metabolizada por uma grande varie dade de organismos- Os seus produtos finais naturais de degradação são dióxido de carbono e água- Equivalentes estudados de_s tas composiçoes, tais como as que contem quantidades minoritárias de outras materiais substanciais de enchimento ou de diluição, podem ser também completamente degradáveis no ambiente atra vés de escolha acertada de materiais- As presentes composições proporcionam materiais aceitáveis ambientalmente porque a sua deterioração e degradação física é muito mais rápida e completa do que a dós plásticos hão degradáveis convencionais que elas substituem. Além disso, visto que toda ou uma grande porção da composição será ácido poliláctico, e/ou um lactídeo ou oligómero derivado de ácido láctico, não restará residuo ou restará a apenas uma pequena porção de resíduo de degradação mais lenta. Este resíduo terá uma área exposta mais elevada do que o produto total e uma esperada velocidade de degradação mais rápida.- The biodegradable compositions in the environment disclosed here as a second embodiment are completely degradable giving environmentally friendly and acceptable materials. The intermediate products of degradation: lactic acid is a naturally occurring substance, widely distributed, which is easily metabolized by a wide variety of organisms- Its natural end products of degradation are carbon dioxide and water- Equivalents studied of these compositions, such as those containing minor amounts of other substantial filling or diluting materials, can also be completely degradable in the environment through the right choice of materials- The present compositions provide environmentally acceptable materials because their deterioration and physical degradation is much faster and complete than conventional plastic degradables that they replace. In addition, since all or a large portion of the composition will be polylactic acid, and / or a lactide or oligomer derived from lactic acid, there will be no residue or only a small portion of slower degradation residue will remain. This residue will have an exposed area higher than the total product and an expected faster degradation speed.
A composição preferida da presente invenção compreende unidades de ácido poliláctico polimerizadas com a unidade referida da formula I, na qual n é um numero inteiro com um valor entre 75 e 10 000 e o carbono alfa é uma mistura aleatória D e 1 (ou R e S) com uma preponderância de um dos enaciómeros puros. Quando η é baixo, o ácido poliláctico, PIA, é facilmenta processável mas á consideravelmente mais fraco do que quando n é maior. Quando n é bastante grande, por exemplo 7 000 ou maior, o PLA é bastante forte mas difícil de moldar por injecção. De preferência, n é de aproximadamente 500 a 3 000 para um melhor equilíbrio de propriedades físicas de utilidade fjnal e processamento por fusão. Seleccionam-se os monómeros em porporções de 1 (ou D)/ D,L de ácido láctico polimerizado ou do seu dímero cíclico, lactídeo, como se discute mais abaixo. Tanto o ácido láctico como o lactídeo permitem obter a unidade PIA de repetição, acima apresentada, mas o lactídeo e preferível , pois permite obter mais facilmente os pesos moleculares mais ele vados necessários para boas propriedades físicas. Uma vez que o lactídeo, que tem a estrutura:The preferred composition of the present invention comprises polylactic acid units polymerized with the said unit of formula I, in which n is an integer between 75 and 10,000 and the alpha carbon is a random mixture D and 1 (or R and S) with a preponderance of one of the pure enaciomers. When η is low, polylactic acid, PIA, is easily processed but is considerably weaker than when n is higher. When n is quite large, for example 7000 or greater, PLA is quite strong but difficult to mold by injection. Preferably, n is approximately 500 to 3,000 for a better balance of physical properties of final utility and melt processing. Monomers are selected in portions of 1 (or D) / D, L of polymerized lactic acid or its cyclic dimer, lactide, as discussed further below. Both the lactic acid and the lactide allow to obtain the repetition PIA unit, presented above, but the lactide is preferable, since it allows to obtain more easily the highest molecular weights necessary for good physical properties. Once the lactide, which has the structure:
CH.,CH.,
I 3 — C - H / \ =C C = 0 \ zI 3 - C - H / \ = CC = 0 \ z
H - C-0H - C-0
II
CH5 tem dois carbonos alfa que são assimétricos, há três tipos de lactídeo, que são, D,D - (ou D); L,L - (ou 1 e mesmo D,L - lactídeo.CH 5 has two alpha carbons that are asymmetric, there are three types of lactide, which are, D, D - (or D); L, L - (or 1 and even D, L - lactide.
D - lactídeo é um dilactídeo, ou dímero cíclico, de ácido D - láctico. De modo semelhante, o L - lactídeo é um dímero cíclico de ácido láctico. 0 meso D,L - lactídeo é um dímero cíclico de acido D - e L - láctico. 0 D,L - lactídeo racémico compreende uma mistura de 50/50 de D e L - lactídeo. Quando usado isoladamente na presente memória descritiva preten de-se que o termo D,L - lactídeo inclua meso - E,L lactídeo cu D,L - lactídeo racémico. 0 termo disperso conforme usado na presente memória descritiva quer dizer que o material é homogéneo e inclusivamente misturado com o polímero.D - lactide is a dilactide, or cyclic dimer, of D - lactic acid. Similarly, L - lactide is a cyclic dimer of lactic acid. The meso D, L - lactide is a cyclic dimer of D - and L - lactic acid. The racemic D, L - lactide comprises a 50/50 mixture of D and L - lactide. When used alone in this specification, the term D, L - lactide is intended to include meso - E, L lactide cu D, L - racemic lactide. The term dispersed as used in this specification means that the material is homogeneous and even mixed with the polymer.
L - PLA puro tem características de processamento fracas, racha-se facilmente e torna-se opaco.L - Pure PLA has poor processing characteristics, easily cracks and becomes opaque.
D,L - PLA processa-se facilmente mas não é su fieientemente rígido para ser uma adequada substituição do OPS.D, L - PLA works easily but is not rigid enough to be an adequate replacement for OPS.
A proporção do copolímero L - lactídeo/D,L - lactídeo de entre 65/15 a 95/5 e de preferência 9θ/ΐ0, constitui uma forma de con cretização preferida da invenção. A proporções mais elevadas que 95/5, 0 copolímero é dificil de se formar por termomoldação sem se rachar e torna-se facilmente opacc à temperatura ambiente. A proporções mais baixas que 85/15, os copolímeros de lactídeo exibem módulos mais baixos que 0 desejável para a substituição do OPS. Entre estes limites os copolímeros são obtidos por arrefecimento brusco a partir da massa fundida em equipamen to de manufactura/processo típico de tecnologia de plásticos pa ra conseguir películas e formas moldadas que sejam límpidas, incolores e extremamente rígidas. As propriedades dos produtos mol dados conforme descrito sao muito próximas das propriedades de um OPS.The proportion of the L - lactide / D, L - lactide copolymer of between 65/15 to 95/5 and preferably 9θ / ΐ0, is a preferred embodiment of the invention. At proportions higher than 95/5, the copolymer is difficult to form by thermoforming without cracking and is easily opaque at room temperature. At ratios lower than 85/15, lactide copolymers exhibit modules lower than 0 desirable for OPS replacement. Among these limits, copolymers are obtained by abrupt cooling from the melt in manufacturing equipment / process typical of plastics technology to achieve films and molded shapes that are clear, colorless and extremely rigid. The properties of the molten products as described are very close to the properties of an OPS.
Outra vantagem desta invenção é que o copolímero de ácido láctico isolado pode ser obtido a partir de matérias primas baratas. Pode-se fermentar xarope de milho por intermédio do amido e milho tanto para se obter ácido L- como D,l- láctico racémico, dependendo do microorganismo. 0 ácido D,L -láctico racémico é obtenível de forma barata a partir do etile no, 0 qual pode ser oxidado a acetaldeído, o qual é feito reagir com cianeto de hidrogénio a fim de formar o lactonitrilo, o qual é hidrolisado para ácido D,L - láctico racémico. Obtem-se lactáeo simplesmente por destilação de ácido láctico. Não ocorre qualquer alteração da estereoqúímica do carbono assimétricoAnother advantage of this invention is that the isolated lactic acid copolymer can be obtained from cheap raw materials. Corn syrup can be fermented using starch and corn to obtain racemic L- and D-lactic acid, depending on the microorganism. Racemic D, L-lactic acid is inexpensively obtainable from ethylene, which can be oxidized to acetaldehyde, which is reacted with hydrogen cyanide to form lactonitrile, which is hydrolyzed to acid D , L - racemic lactic acid. Lactate is obtained simply by distilling lactic acid. There is no change in the asymmetric carbon stereochemistry
ao transformar o ácido láctico om lactídeo por métodos de destilaçao/condensação vulgares.by transforming lactic acid with lactide by common distillation / condensation methods.
Embora na presente memória descritiva se discuta a reacção de L - lactídeo e D,L - lactídeo, deverá entender-se que as reacções especificando L - lactídeo podem usar igualmente D - lactídeo. Deste modo a reacção de D - lactídeo e D,L - lactídeo, de acordo com o método aqui descrito, dará um produto equivalente, residindo a única diferença na rotação da luz numa direcção diferente.Although the present specification discusses the reaction of L - lactide and D, L - lactide, it should be understood that reactions specifying L - lactide can also use D - lactide. In this way the reaction of D - lactide and D, L - lactide, according to the method described here, will give an equivalent product, the only difference being that the light rotates in a different direction.
Preferivelmente, formam-se os copolímeros da presente invenção aquecendo a mistura de monomero para formar uma massa fundida homogénea e adicionando um catalisador para provocar nos lactídeos uma polimerização com a abertura do anel A polimerização leva-se a cabo, de preferência, numa atmosfera anidra inerte tal como de nitrogénio árgon, ou sob vácuo. Os ca talisadores adequados incluem óxidos de metal bivalente e con>postos organometálicos, tais como octanoato de estanho bivalente, acetato de zinco, acetato de cádmio, acetato ou butanoato de alumínio, cloreto de estanho, benzoato de estanho e óxido de antiménio. 0 octanoato de estanho bivalente é o catalisador pre· ferido por causa da sua alta solubilidade nos monómeros, facili dade de preparação em forma anidra e baixa toxicidade. A quanti· dade de catalisador requerida pode variar entre aproximadamente 0,02 e 2 por cento em peso, com base nos monómeros e é preferên cia de cerca de 0,2 por cento. 0 peso molecular e as viscosidades em fusão dos copolímeros são controláveis pela quantidade de catalisador e/ou agentes de trasferência de cadeia tal como ácido glicélico. A temperatura de reacção de polimerização é en tre aproximadamente 100 e 200°C. A menor formação de cor Ocorre abaixo de 14020 e a taxa de polimerização é melhor acima de 135°C. Visto que o D,1 - lactídeo racémico funde a 127°C é melhor para conversão de monomero em polímero polimerizar a uma temperatura acima de 127°C.Preferably, the copolymers of the present invention are formed by heating the monomer mixture to form a homogeneous melt and adding a catalyst to cause lactide to polymerize with the opening of the ring. The polymerization is preferably carried out in an anhydrous atmosphere. inert, such as argon nitrogen, or under vacuum. Suitable catalysts include bivalent metal oxides and organometallic compounds, such as bivalent tin octanoate, zinc acetate, cadmium acetate, aluminum acetate or butanoate, tin chloride, tin benzoate and antimenium oxide. The divalent tin octanoate is the preferred catalyst because of its high solubility in monomers, ease of preparation in anhydrous form and low toxicity. The amount of catalyst required can vary between approximately 0.02 and 2 weight percent, based on the monomers and is preferably about 0.2 percent. The molecular weight and melt viscosities of the copolymers are controllable by the amount of catalyst and / or chain transfer agents such as glycolic acid. The polymerization reaction temperature is between approximately 100 and 200 ° C. The lowest color formation Occurs below 14020 and the polymerization rate is better above 135 ° C. Since the racemic D, 1 - lactide melts at 127 ° C it is best for converting monomer into polymerizing polymer at a temperature above 127 ° C.
Quando se requer limpidez e transparência, como para substituição do OPS, polimerizam-se os copolímeros desta invenção numa atmosfera inerte acima dos seus pontos de fusac que estão geralmente na gama de 125 a 150°C. Pode-se extrudir 0 copolímero de lactídeo fundido à saída do polimerizador em varetas e barras, arrefecer bruscamente, paletizar e armazenar em sacos para uso em subsequentes operações de moldagem e de extru são oWhen clarity and transparency are required, as for OPS replacement, the copolymers of this invention are polymerized in an inert atmosphere above their melting points which are generally in the range of 125 to 150 ° C. The molten lactide copolymer can be extruded at the exit of the polymerizer on rods and bars, cooled, palletized and stored in bags for use in subsequent molding and extrusion operations.
De modo semelhante, consegue-se limpidez de películas de embalagem formada por termomoldação e de artigos moldados, por moldagem e extrusão acima dos pontos de fusão dos copolímeros e arrefecendo rapidamente o produto fabricado» Depois desta operação, os copolímeros permanecem transparentes, a não ser que sejam aquecidos durante várias horas acima da sua temperatura de transição vítrea, Tg, e abaixo do ponto de fusão, Tm. 0 arrefecimento lento de chapas, placas, películas e produtos termomoldados pode induzir cristalinidade de esferolite nos copolímeros, o que provoca um melhoramento na estabilidade no calor do produto fabricado, mas causa alguma perda de transparência» Os agentes de nucleação, tais como benzoato de sódio, lactato de cálcio e semelhantes podem igualmente induzir cristalinidade substancial e rápida» Um ligeiro esforço de tracção de copolímero, entre o seu Tg e Tm, induz orientação das molécu las de polímero e pode melhorar substancialmente as propriedades físicas em perda de transparência. Como uma medida aproximada, os copolímeros têm um periodo de conservação em condições de ar mazenagem de vários meses, mas desaparecem dentro de cerca de um ano quando corapletamente humedecidos.Similarly, the clarity of packaging films formed by thermoforming and molded articles is achieved by molding and extruding above the melting points of the copolymers and rapidly cooling the manufactured product »After this operation, the copolymers remain transparent, unless that are heated for several hours above their glass transition temperature, Tg, and below the melting point, Tm. The slow cooling of sheets, plates, films and thermoformed products can induce spherolite crystallinity in the copolymers, which causes an improvement in the heat stability of the manufactured product, but causes some loss of transparency »Nucleating agents, such as sodium benzoate , calcium lactate and the like can also induce substantial and rapid crystallinity »A slight copolymer traction effort between its Tg and Tm induces the orientation of the polymer molecules and can substantially improve the physical properties in loss of transparency. As an approximate measure, copolymers have a conservation period under storage conditions of several months, but disappear within about a year when fully moistened.
Os seguintes exemplos são apenas ilustrativos da presente invenção» Nos Exemplos 15 e '73, preparou-se e avaliou-se uma serie dé composiçoes» Verificou-se, em contraste com a técnica anterior, que existem diferenças distintas no com portamento processual e nas propriedades físicas dos copolímeros de 1 - lactídeo /D,l - lactídeo»The following examples are only illustrative of the present invention »In Examples 15 and '73, a series of compositions was prepared and evaluated» It was found, in contrast to the prior art, that there are distinct differences in procedural behavior and in physical properties of 1 - lactide / D, l - lactide copolymers »
- 58 ~- 58 ~
EXEMPLO 1BEXAMPLE 1B
Deitaram-se num halao seco de fundo redondo de 500 ml l60g de L - lactídeo (grau três estrelas Purac, Inc.) e 40g de D,L - lactídeo racémico (grau três estrelas, Purac, Inc/ Aqueceu-se esta mistura durante aproximadamente uma hora a uma temperatura de 123 a 1292C com uma purga de nitrogénio contínua através de uma rolha dotada de uma saída. Os monómeros formam uma massa fundida da límpida a qual é completadiente misturada por agitaçao da massa fundida. Preparou-se uma solução de catalisador e secou-se através de destilação azeotróica, isto é desenvolveu-se 10 ml de octanoato de estanho bivalente (Polyscien ces, Inc.)They were placed in a 500 ml dry round bottom halao l60g of L - lactide (grade three stars Purac, Inc.) and 40g of D, L - racemic lactide (grade three stars, Purac, Inc / This mixture was heated for approximately one hour at a temperature of 123 to 1292C with a continuous nitrogen purge through a stopper provided with an outlet.The monomers form a clear melt which is completely mixed by stirring the melt. catalyst and dried by azeotropic distillation, i.e. 10 ml of divalent tin octanoate (Polyscienes, Inc.)
A mistura de diferentes tipos de polímeros ou copolímero de lactídeo pode modificar substancialmente as propriedades físicas. Como um exemplo, a mistura por fusão do poli mero de lactídeo de ponto de fusão elevado com um copolímero de lactídeo de ponto de fusão mais baixo pode proporcionar um material transparente, 0 qual tem uma quantidade suficiente e um tipo de cristanilidade para permanecer transparente. Os peritos na técnica reconhecerão que essa transparência em películas mol dadas, grande rigidez, elevada temperatura de distorção ao calor, termo-processihilidade e hiodegradabilidade no ambiente são uma rara combinação de propriedades. Deste modo, os polímeros podem ser misturados assim como nucleados, orientados e con trolados por peso molecular para proporcionar uma considerável amplitude de possibilidade de processamento e de propriedades finais no termoplástico composto final.The mixture of different types of polymers or lactide copolymer can substantially modify the physical properties. As an example, mixing by melting the high melting lactide polymer with a lower melting lactide copolymer can provide a transparent material, which has a sufficient amount and a type of Christianity to remain transparent. Those skilled in the art will recognize that such transparency in molded films, high stiffness, high temperature of heat distortion, thermo-processability and hydrodegradability in the environment are a rare combination of properties. In this way, the polymers can be mixed as well as nucleated, oriented and controlled by molecular weight to provide a considerable range of processing possibilities and final properties in the final composite thermoplastic.
Os copolímeros da presente invenção hidrolisam-se com formaçao novamente de ácido láctico na presença de humidade. Na presença de ar ambiente e de humidade a hidrólise torna-se evidente num período de cerca de 12 a 13 meses. Os ccpolímeros tornam-se então peganhentos, um pouco opacos e muito quebradiços. Quando imersos em água os copolímeros mostramThe copolymers of the present invention hydrolyze with formation of lactic acid again in the presence of moisture. In the presence of ambient air and humidity, hydrolysis becomes evident in a period of about 12 to 13 months. The ccpolymers then become sticky, slightly opaque and very brittle. When immersed in water, copolymers show
efeitos de hidrólise evidentes num período de 1 a 4 meses, dependendo da composição, dos pesos moleculares da temperatura am biente, do seu quociente entre superfície e volume e do ambiente aquoso particular em que os copolímeros estão colocados. Os microorganismos podem reduzir ainda mais a ácido láctico dando origem a dióxido de carbono e água, em 60 ml de tolueno; destilaram-se 10 ml de tolueno com água residual para um sifão de Dean-Stark comunicando com a atmosfera através de um tubo de secagem. Deitou-se através de uma pipeta uma quantidade de 0,20 ml da solução de octonoato de estanho bivalente na massa fundida e misturou-se completamente. A purga de nitrogénio continua e a massa fundida torna-se cada vez mais viscosa nas três horas seguintes. 0 aquecimento continua a 123 a 127^0 durante 20 a 24 horas. Deixou-se arrefecer a mistura até à temperatura ambiente e arrefeceu-se ainda mais o balão com nitrogénio líquido por d.e trás de uma barreira de protecção. 0 vidro despedaça-se e é retirado do polímero batendo levemente. 0 copolímero é límpido e incolor e é avaliado numa série de testes apresentados no Quadro 13. Moldam-se películas por compressão a 1702C numa prensa hidráulica aquecida para futuros testes de traeção. Moldam-se placas de l/8 de polegada de espessura (aproximadamente 3,2 mm) thydrolysis effects evident in a period of 1 to 4 months, depending on the composition, the molecular weights of the ambient temperature, its quotient between surface and volume and the particular aqueous environment in which the copolymers are placed. Microorganisms can further reduce lactic acid giving rise to carbon dioxide and water, in 60 ml of toluene; 10 ml of toluene was distilled with residual water into a Dean-Stark siphon communicating with the atmosphere through a drying tube. An amount of 0.20 ml of the divalent tin octonoate solution was poured into the melt using a pipette and mixed thoroughly. The nitrogen purge continues and the melt becomes more and more viscous over the next three hours. Heating continues at 123 to 127 ° C for 20 to 24 hours. The mixture was allowed to cool to room temperature and the flask was further cooled with liquid nitrogen behind and behind a protective barrier. The glass shatters and is tapped out of the polymer. The copolymer is clear and colorless and is evaluated in a series of tests shown in Table 13. Compression films are molded at 170 ° C in a heated hydraulic press for future tensile tests. 1/8-inch thick (approximately 3.2 mm) t plates are molded
para testes-de impacto por Izod com entalhe ASTM, D 256 e temperatura de deformação por calor, ASTM, D648. Avaliaram-se por calorimetria de exploração diferencial (DSC) a temperatura de transição vítrea (Tg) e o ponto de fusão (Tm, centro do endotermo).for Izod impact tests with ASTM notch, D 256 and heat deformation temperature, ASTM, D648. Differential scanning calorimetry (DSC) evaluated the glass transition temperature (Tg) and the melting point (Tm, center of the endotherm).
EXEMPLOS 2b a 7BEXAMPLES 2b to 7B
Repetiram-se os procedimentos do Exemplo 1B, excepto em que se mudou a proporção de L- e D,L-lactídeo racemico conforme se apresenta no Quadro 1 B com os resultados dos testes. 0 polímero de L-lactídeo puro, Exemplo 7 B, nem sempre moldava bem a uma temperatura de 17O-2CO2C, visto rachar-se fre quentemente enquanto arrefecia no molde. Erequentemente tomava- se opaco por arrefecimento.The procedures of Example 1B were repeated, except that the ratio of L- and D, racemic L-lactide was changed as shown in Table 1 B with the test results. The pure L-lactide polymer, Example 7 B, did not always mold well at a temperature of 17O-2CO2C, as it cracked frequently while cooling in the mold. It was often made opaque by cooling.
(1000 psi) (289) (221) (694) (210) (268) (748)(1000 psi) (289) (221) (694) (210) (268) (748)
Tensão, de impacte Isod- <«,Voltage, impact Isod- <«,
Pt-Lb/ln - - 0.44 0.34 0.31 — 0.41Pt-Lb / ln - - 0.44 0.34 0.31 - 0.41
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QUADRO 1BTABLE 1B
PROPRIEDADES DE COPOLÍMEROS DE L-LACTÍDE0/ D, L-LACTÍDEO RACÉMICOPROPERTIES OF L / LACTIDE COPOLYMERS0 / D, RACEMIC L-LACTIDE
VOGRANDFATHER
VJlVJl
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o \O \
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QUADRO 1B (Continuação)TABLE 1B (Continued)
De uma forma semelhante aos Exemplos 4 3 e 5 3 preparou-se um copolímero numa proporção de peso 9θ/ΐ0 de L-lactídeo/D,L-lactídeo racémico. Colocaram-se num balão de 2 litros com uma purga de nitrogénio seco 1045,5 g de L-lactídeo e 116,4 g de D,L-lactídeo racémico. Adicionou-se uma quantidade de 1,0 ml de solução de octanoato de estanho bivalente anidro (0,2 ml por ml de tolueno). Purgou-se o balão com nitrogénio de um dia para o outro, seguidamente aqueceu-se num banho de óleo a 141°C até os monómeros estarem fundidos e bem misturados e baixou-se lentamente o aquecimento até 125°C, continuando-se a essa temperatura durante 72 horas. 0 polímero torna-se lentamejá te esbranquiçado enquanto arrefece. Depois de se retirar o vidro avaliou-se o copolímero vítreo, incolor e turvo. Por cromatogra fia de permeação’ em gel obtém-se um peso molecular de média de peso (P.M.) de 522 500 e um peso molecular de média de número (Mn) de 149 000.In a similar manner to Examples 43 and 53 3, a copolymer was prepared in a weight ratio 9θ / ΐ0 of L-lactide / D, racemic L-lactide. They were placed in a 2 liter flask with a dry nitrogen purge 1045.5 g of L-lactide and 116.4 g of D, racemic L-lactide. An amount of 1.0 ml of anhydrous bivalent tin octanoate solution (0.2 ml per ml of toluene) was added. The flask was purged with nitrogen overnight, then heated in an oil bath at 141 ° C until the monomers were melted and well mixed and the heating was slowly lowered to 125 ° C, continuing to that temperature for 72 hours. The polymer slowly becomes whitish while cooling. After removing the glass, the colorless and cloudy glassy copolymer was evaluated. Gel permeation chromatography gives an average weight molecular weight (M.M.) of 522,500 and an average number molecular weight (Mn) of 149,000.
Um DSC do polímero de lactídeo revela um forte Tm a 145°C, ver Figura 10. Fundiu-se o polímero de lactídeo, arrefeceu-se rapidamente e examinou-se novamente por DSC, não se deteotando pontos de fusão ou de cristalização. No entanto, uma Tg aparece a aproximadamente 5O-55°C. Os resultados mostram que o polímero pode ser cristalino ou amorfo, dependendo da sua história térmica.A DSC of the lactide polymer reveals a strong Tm at 145 ° C, see Figure 10. The lactide polymer was melted, cooled rapidly and examined again by DSC, without detecting melting or crystallization points. However, a Tg appears at approximately 50-55 ° C. The results show that the polymer can be crystalline or amorphous, depending on its thermal history.
EXEMPLOS 9B e 12BEXAMPLES 9B and 12B
Ampliou-se a série de composiçoes, usando os processos do Exemplo 1 B, excepto em que se usaram outras proporções de L- e D,L-lactídeo racémico e o aquecimento foi 2 horas a 125°O e 14 horas a 125-147°C, seguidamente 2 horas a 147-131 C. Os resultados estão apresentados no Quadro 2 B.The series of compositions was expanded, using the procedures of Example 1 B, except that other proportions of L- and D, racemic L-lactide were used and heating was 2 hours at 125 ° O and 14 hours at 125-147 ° C, then 2 hours at 147-131 C. The results are shown in Table 2 B.
PRORIEDADES DE TRACÇÃO E MÓDULO DE COPOLÍMEROS DE L-LACTIDEO E D,L-LACTÍDEOTRACTION PROPERTIES AND COPOLYMER MODULE OF L-LACTIDEO AND D, L-LACTIDE
Composição, proporção em peso, L-lactídeo/ D,L-lactídeoComposition, weight ratio, L-lactide / D, L-lactide
que apenas certas composições têm as propriedades requeridas pathat only certain compositions have the properties required for
- 64 ra uma substituição do CPS. Os requesitos principais para um material semelhante a OPS são limpidez e ausência de cor, resistência à traeção superior a 7 000 psi (480 bar), módulo de tangente (uma medida de rigidez) maior que 400 000 psi (27 600 bar) e termoplasticidade com um bom comportamento. 0 Quadro 5® regista algumas comparações lado-a-lado de um poliestireno cris tal (OPS) e um copolímero aleatório de l-lactídeo numa percenZ X tagem em peso de 87,5 e de D,L-lactideo racémico numa percentagem em peso de 12,5.- 64 for a replacement of the CPS. The main requirements for an OPS-like material are clarity and colorlessness, tensile strength greater than 7,000 psi (480 bar), tangent modulus (a measure of stiffness) greater than 400,000 psi (27,600 bar) and thermoplasticity with good behavior. Table 5® records some side-by-side comparisons of a crystalline polystyrene (OPS) and a random copolymer of l-lactide in a percentage by weight of 87.5 and of racemic D, L-lactide in a percentage by weight of 12.5.
QUADRO 3TABLE 3
COMPARAÇÃO DE PROPRIEDADES FÍSIOASCOMPARISON OF PHYSICAL PROPERTIES
Temperatura de desvio.20Deviation temperature.20
QUADRO 5B (Continuação)TABLE 5B (Continued)
Gaudal de fusão,Fusion Gaudal,
D 1238 (G) 40-46D 1238 (G) 40-46
1,7 2/lC min/e) 1,6 2/10 min/f) (a) Depende na história térmica (h) Suporte D = 97 (c) DSC, Tm = 1252C (257 F) a 10 graus/min (d) 0 caudal diminui a temperaturas mais baixas (e) De acordo com a informação do fabricante.1.7 2 / lC min / e ) 1.6 2/10 min / f ) (a) Depends on thermal history (h) Support D = 97 (c) DSC, Tm = 1252C (257 F) at 10 degrees / min (d) The flow rate decreases at lower temperatures (e) According to the manufacturer's information.
(f) Pela nossa experiência.(f) From our experience.
EXEMPLO 13 BEXAMPLE 13 B
Moldou-se e voltou-se a moldar várias vezes o copolímero do Exemplo 2 B para determinar se se desenvolveria cor nas películas e se os peses moleculares permaneciam elevados. Por meio desta experiência determina-se se o copolímero po de ser reciclado, uma consideração importante para práticas de manufacturas. Os resultados do Quadro 4 3 mostram que o copolímero permanece completamente transparente e incolor depois de aquecimento e moldagem repetidas, apesar do facto do copolímero ter sido exposto repetidamente ao ar a elevadas temperaturas.The copolymer of Example 2 B was molded and reshaped several times to determine whether color would develop in the films and whether the molecular weights remained high. Through this experience it is determined whether the copolymer can be recycled, an important consideration for manufacturing practices. The results in Table 43 show that the copolymer remains completely clear and colorless after repeated heating and molding, despite the fact that the copolymer has been exposed to air at high temperatures repeatedly.
- 66 QUe.DRO 4 5- 66 QUESTION 4 5
EFEITO DE MCLDA G-EM SOBRE O COPOLÍMERO EE LACTÍDEOEFFECT OF MCLDA G-EM ON COPOLYMER AND AND MILK
(a) Copolímero de L-lactídeo/D,L-lactídeo racémico numa proporção de 85/15 (b) Moldagem por compressão a 167°O (333°E) durante 7 minutos por película de 5-mil (125 yim)(a) Copolymer of L-lactide / D, racemic L-lactide in an 85/15 ratio (b) Compression molding at 167 ° O (333 ° E) for 7 minutes per 5-mil film (125 µm)
EXEMPLO 14B a 18BEXAMPLE 14B to 18B
Poldaram-se por compressão os copolímeros dos Exemplos 2B, 3B e 6B em películas de aproximadamente 20 a 30 mil de espessura (500 a 760 ^um) e colocaram-se num aparelho Ins tron aquecido onde as películas foram esticadas 5 vezes o seu comprimento a 83°C a uma proporção de 0,5 polegadas (12,7 mm) por minuto. Arrefeceram-se rapidamente as películas depois de se retirarem do Instron, e verificou-se terem aproximadamenteThe copolymers of Examples 2B, 3B and 6B were compressed into films of approximately 20 to 30 mil thickness (500 to 760 µm) and placed in a heated Ins tron apparatus where the films were stretched 5 times their length at 83 ° C at a rate of 0.5 inches (12.7 mm) per minute. The films were quickly cooled after withdrawing from Instron, and were found to have approximately
- mil (125 jim) de espessura. Eram límpidas e incolores.- one thousand (125 µm) thick. They were clear and colorless.
Avaliaram-se e registaram-se as propriedades de resistência no Quadro 5 B. Quando esticadas 8 a 10 vezes o seu comprimento, as peliículas mostram evidência de formaçao de cristalinidade devido ao desenvolvimento de turvaçao e a alguma perda de transparência.Resistance properties were evaluated and recorded in Table 5 B. When stretched 8 to 10 times their length, the films show evidence of crystallinity formation due to the development of turbidity and some loss of transparency.
Os resultados demostram que podem ser preparadas películas muito finas com rigidez e transparência adequada para uma substituição de OPS. Deste modo, apesar da densidade mais elevada dos copolimeros delactídeo comparada com a do po. liestireno, pode-se usar trenos material para substituições de OPS rijas.The results show that very thin films with adequate rigidity and transparency can be prepared for OPS replacement. Thus, despite the higher density of the delactide copolymers compared to that of the powder. liestyrene, trenos material can be used for hard OPS replacements.
QUADRO 5 BTABLE 5 B
PROPRIEDADES DE COPOLIMEROS DE L-LACTÍDEO/D,L-LACTÍDEO RACÉMICO APÓS ORIENTAÇÃO (a)PROPERTIES OF L-LACTIDE COPOLYMERS / D, RACEMIC L-LACTIDE AFTER ORIENTATION (a)
Composição, proporção em peso L-Lactídeo/Composition, weight ratio L-Lactide /
D,L-lactídeo (racémico) 65/15 65/15 S5/15 87,5/12,5 95/5D, L-lactide (racemic) 65/15 65/15 S5 / 15 87.5 / 12.5 95/5
QUADRO 5 3 (Continuaçao)TABLE 5 3 (Continued)
Modulo de tangente bar (1000 psi)Tangent bar module (1000 psi)
38900 23900 30000 35400 (564) (419) (02) (513)38900 23900 30000 35400 (564) (419) (02) (513)
a) 5 X orientado a 83°C usando uma velocidade de esticamento para baixo de 0,5 in./min. em Instron (12,7 mm/min).a) 5 X oriented at 83 ° C using a downward stretching speed of 0.5 in./min. in Instron (12.7 mm / min).
EXEMPLO 19 BEXAMPLE 19 B
Imergiram-se em água películas dos copolímeros de lactídeo do Quadro 1 B durante um periodo de vários meses.Films of the lactide copolymers of Table 1 B were immersed in water for a period of several months.
Os copolímeros permaneceram límpidos durante aproximadamente 2 meses; após 3 meses desenvolveu-se uma ligeira turvaçac. Depois de colocado numa prateleira em ar húmido e com manuseamento frequente, as películas permaneceram virtualmente inalteráveis durante aproximadamente um ano, ernbora os dados Instron mostrem uma pequena diminuição na resistência e no alongamento após vá rios meses. Num aterro sanitário, as películas enterradas desa parecem num período de 6 meses a 2 anos, dependendo da humidade do pH, da temperatura, da composição, do quociente entre a superfície e o volume, e da actividade biológica do aterro. Todas as películas ardem com uma chama azul limpa.The copolymers remained clear for approximately 2 months; after 3 months a slight haze developed. After being placed on a shelf in moist air and with frequent handling, the films remained virtually unchanged for approximately one year, although the Instron data show a small decrease in strength and elongation after several months. In a landfill, the buried films appear in a period of 6 months to 2 years, depending on the humidity of the pH, the temperature, the composition, the quotient between the surface and the volume, and the biological activity of the landfill. All films burn with a clean blue flame.
EXEMPLO 20 BEXAMPLE 20 B
Examinou-se por DSC o copolímero de lactídeo do Exemplo 5 3 (película obtida por arrefecimento rápido e moldada por compressão) e verificou-se que tinha menos de 2 por cento de cristalinidade, ver Rigura 5, na vizinhança de 130°C. Recozeu-se uma amostra de l/8 polegadas (aproximadamente 3,2 mm) de espessura do copolímero do Exemplo 5 B num forno a 185°F (85°C) durante 16 horas.DSC examined the lactide copolymer of Example 53 (film obtained by rapid cooling and compression molded) and found to have less than 2 percent crystallinity, see Figure 5, in the vicinity of 130 ° C. A 1/8 inch (approximately 3.2 mm) thick sample of the copolymer of Example 5 B was annealed in an oven at 185 ° F (85 ° C) for 16 hours.
A amostra tornou-se turva e o DSC da amostra, ver Pigura 7, re velou um pronunciado aumento na cristalinidade. A amostra apresentou urna temperatura de deformação por calor a 264 psi (18 bar) (HDT) de 90 a 95-03. Uma amostra semelhante sem recozimento exibiu uma temperatura de deformação por calor de 50 a 55°C, que corresponde à sua Tg.The sample became cloudy and the DSC of the sample, see Pigure 7, revealed a pronounced increase in crystallinity. The sample had a heat deformation temperature at 264 psi (18 bar) (HDT) from 90 to 95-03. A similar sample without annealing showed a heat deformation temperature of 50 to 55 ° C, which corresponds to its Tg.
EXEMPLO 21 BEXAMPLE 21 B
Combinou-se lactato de cálcio numa percentagem em peso de 5 num moinho de rolos aquecido com o copolímero de lactídeo do Exemplo 5 B a 17O2C durante aproximadamente 5 minutos. Retirou-se a combinação do rolo sob a forma de uma chapa e examinou-se. Era rija, forte e turva. Por microscópia óptica a 82X detectaram-se domínios heterogéneos na gama de dimensão de desde alguns microns até 30 microns. Por DSC verifica-se um aumento substancial na cristalinidade na vizinhança de 1459O, ver Eigura 8, que permanece após arrefecimento rápido e reaque cimento. Os resultados acima mencionados, comparando os Exemplos 8 B, 20 3 e 21 B, mostram que os agentes de nucleação são mais rápidos e eficazes na indução de cristalinidade em copolímeros de lactídeo. Podem-se usar agentes de nucleação tais como sais de ácidos carboxilicos, preferindo-se sais de ácido láctico. EXEMPLOS 22 BCalcium lactate in a weight percentage of 5 was combined in a heated roller mill with the lactide copolymer of Example 5 B at 17 ° C for approximately 5 minutes. The roll combination in the form of a plate was removed and examined. It was tough, strong and cloudy. By 82X optical microscopy heterogeneous domains were detected in the size range from a few microns to 30 microns. By DSC there is a substantial increase in crystallinity in the vicinity of 145 9 O, see Figure 8, which remains after rapid cooling and re-cementing. The above-mentioned results, comparing Examples 8 B, 20 3 and 21 B, show that the nucleating agents are faster and more effective in inducing crystallinity in lactide copolymers. Nucleating agents such as salts of carboxylic acids can be used, with lactic acid salts being preferred. EXAMPLES 22 B
Colocaram-se num balão de fundo redondo de três tubuladuras de 500-ml, equipado com um agitador mecânico e uma entrada e saída de nitrogénio, 180,7 g de L-lactídeo e 40,2 g de D,L-lactideo racémico (ambos de Boehringer e Ingelheim, grauá 0 conteúdo do balão foi aquecido a 110°C sob uma purga de nitrogénio para fundir'os lactídeos e adicionaram-se 20,1 g de polies tireno (Amoco 23, índice de fusão 3,5 g/10 min). 0 poliestireno inchou muito e dissolveu-se parcialmente com agitação de um dia para 0 outro, enquanto se aumentou 0 aquecimento até I852C. Baixou-se a temperatura para 1415C e adicionaram-se 0,2 ml de solução de octanoato de estanho bivalente anidro (0,2 ml/ml de tç) lueno). Desligou-se o agitador e permitiu-se aos lactídeos po70 -They were placed in a 500-ml three-necked round-bottom flask, equipped with a mechanical stirrer and a nitrogen inlet and outlet, 180.7 g of L-lactide and 40.2 g of D, racemic L-lactide ( both from Boehringer and Ingelheim, grade The contents of the flask were heated to 110 ° C under a nitrogen purge to melt the lactides and 20.1 g of polyethylene polyols (Amoco 23, melt index 3.5 g / The polystyrene swelled a lot and partially dissolved with stirring overnight, while heating up to 185 ° C. The temperature was lowered to 1415 ° C and 0.2 ml of octanoate solution was added. anhydrous divalent tin (0.2 ml / ml of t) luene). The stirrer was turned off and the po70 lactides were allowed -
limerizarem-se a 141^0 durante um período de 3 dias. 0 poliestireno muito inchado flutua para a superfície apos se desligar o agitador. Arrefeceu-se a fase inferior de polilactídeo e examinou-se por DSC. A amostra tem uma baixa Tg, aproximadamente 35-C, e por outro lado, não apresenta transições de temperatura aparentes. As películas moldadas por compressão são límpidas, incolores e muito maleáveis. Estes resultados indicam que o poliestireno interrompe completamente a formação de cristalinidade,limerize to 141 ° C over a period of 3 days. The very swollen polystyrene floats to the surface after the agitator is turned off. The lower polylactide phase was cooled and examined by DSC. The sample has a low Tg, approximately 35-C, and on the other hand, it has no apparent temperature transitions. Compression-molded films are clear, colorless and very malleable. These results indicate that polystyrene completely stops the formation of crystallinity,
EXSMPLO 23 BEXSMPLO 23 B
Combinou-se através de um moinho de rolos o copolímero de lactídeo do Exemplo 8 B com 20 por cento em peso do homopolímero de L-lactídeo produzido no Exemplo 7 B. Analisou-se uma amostra do homopolímero por DSC, ver Figura 11. Exa minou-se a amost-ra combinada por DSC e verificou-se que tinha uma Tg de 59 a 632C e fortes Tm’s a 150 e I662C, ver Eigura 12. As películas eram límpidas tendendo para ligeiramente turvas, dependendo da velocidade de arrefecimento após prensagem. Amo_s tras arrefecidas rapidamente cristalizam facilmente por aquecimento a aproximadamente 80 a 9O9C. Como resultado, a temperatura de deformação por calor da combinação é agora bastante elevada. A combinação torna-se turva a 80 a 9O2C mas não se deforma com 0 calor, como 0 faz 0 copolímero de proporção 90/10 não combinado. Obtiveram-se dados de tracção, como apresenta no Quadro 6 B, em películas moldadas por compressão não orientada e compararam-se a dados semelhantes obtidos para poliestireno.The lactide copolymer of Example 8 B was combined with a roller mill with 20 weight percent of the L-lactide homopolymer produced in Example 7 B. A sample of the homopolymer was analyzed by DSC, see Figure 11. Exa the combined sample was mined by DSC and found to have a Tg of 59 to 63 2 C and strong Tm's at 150 and I662C, see Eigure 12. The films were clear tending to slightly cloudy, depending on the cooling speed after pressing. Rapidly cooled samples crystallize easily by heating to approximately 80 to 90 ° C. As a result, the heat deformation temperature of the combination is now quite high. The combination becomes cloudy at 80 to 90 ° C but does not deform with heat, as 0 does the 90/10 copolymer of unmatched proportion. Tensile data, as shown in Table 6 B, were obtained in non-oriented compression molded films and compared to similar data obtained for polystyrene.
QUADRO 6 ΒTABLE 6 Β
COMPARAÇÃO DE COMBINAÇÃO DE POLILACTIDEO DO EXEMPLO 23 3 COM POLIESTIRENO CRISTALCOMPARISON OF POLYLACTIDE COMBINATION OF EXAMPLE 23 3 WITH CRYSTAL POLYSTYRENE
a) Películas finas, provetes moldados por compressão nao-orientados.a) Thin films, non-oriented compression molded test pieces.
b) índice de fusão 1,7b) melting index 1.7
Este exemplo mostra que uma combinação por fusão é um excelente modo para melhorar as propriedades do copolímero, de modo a realizarem-se propriedades vantajosas semelhantes às do poliestireno. Quanto maior for a quantidade de homopolímero baseado em L-lactídeo (ou D-lactídeo) combinado com o polímero, maior será a temperatura de deformação por calor no entanto, a turvação aumentará igualmente. Deste modo, a adição de homopolímero pode ser combinada com outros métodos de aumento de propriedades semelhantes às do poliestireno enquanto se mantém ainda a limpidez.This example shows that a melt combination is an excellent way to improve the properties of the copolymer, so that advantageous properties similar to those of polystyrene are realized. The greater the amount of homopolymer based on L-lactide (or D-lactide) combined with the polymer, the higher the heat deformation temperature, however, the turbidity will also increase. In this way, the addition of homopolymer can be combined with other methods of increasing properties similar to those of polystyrene while still maintaining clarity.
Como um exemplo adicional, películas de orienAs an additional example, orien films
tação produzidas a partir do polímero aumentam as propriedades de tracção. Com alongamento de oito a dez vezes as propriedades físicas continuam a aumentar, mas o material torna-se turvo. 0 grau de orientação necessitará, detse modo, de ser controlado o combinado com os outros métodos de mudança de propriedades para obter características óptimas semelhantes às do poliestireno.produced from the polymer increase the tensile properties. With eight to ten times elongation the physical properties continue to increase, but the material becomes cloudy. The degree of orientation will therefore need to be controlled or combined with the other methods of changing properties to obtain optimal characteristics similar to those of polystyrene.
EXEMPLOS 24 B a 27 3EXAMPLES 24 B to 27 3
Os Exemplos 24 B a 27 3 referem-se a polimerização de lactídeo com quantidades controladas de agentes de transferência de cadeia, demonstrando que se podem controlar os pesos moleculares usando agentes de transferência, tal como áci do gLicólico. Os resultados estão apresentados no Quadro 7 3. Existe uma relação quase linear entre a quantidade de agente de transferência e ó inverso do peso molecular de média de peso.Examples 24B to 273 refer to polymerization of lactide with controlled amounts of chain transfer agents, demonstrating that molecular weights can be controlled using transfer agents, such as glycolic acid. The results are shown in Table 7 3. There is an almost linear relationship between the amount of transfer agent and the inverse of the average weight molecular weight.
Um agente de transferência de cadeia preferido é o ácido láctico.A preferred chain transfer agent is lactic acid.
QUADRO 7 BTABLE 7 B
CONTROLO DE PESO MOLECULAR USANDO AGENTESMOLECULAR WEIGHT CONTROL USING AGENTS
DE TRANSFERENCIA DE CADEIACHAIN TRANSFER
a) Partes do agente de transferência de cadeia ácido glicólico (CTA) por cem partes de lactídeo na receita de polimerização.a) Parts of the glycolic acid chain transfer agent (CTA) per hundred parts of lactide in the polymerization recipe.
b) Cromatografia de permeação de gel no solvente tetra-hidrg furano, 232C, com colunas de 10θ, 10^} 10^ e 10^ anhstrom Os pesos moleculares de média de número, Mn, e de média de peso, P.M. estão calculados por comparação com padrões de poliestireno monodisperso.b) Gel permeation chromatography in the tetrahydrofuran solvent, 232C, with columns of 10θ, 10 ^ } 10 ^ and 10 ^ anhstrom The molecular weights of number average, Mn, and weight average, PM are calculated by compared to monodisperse polystyrene standards.
EXEMPLO 23 BEXAMPLE 23 B
Avaliou-se uma partícula moldada por compressão de 4,0 ml (100 ^.m) do copolímero de lactídeo do Exemplo 2 B como uma película de barreira.por métodos ASTM. Os resultados estão apresentados no Quadro 8 B, 0 copolímero de lactídeo constitui uma barreira muito melhor para 0 dióxido de carbono e o oxigénio do que o poliestireno. Por comparação com algumas outras películas de barreira de polímeros, o copolímero de lactídeo é uma película de barreira adequada para muitas aplicações de embalagem.A 4.0 ml (100 µm) compression molded particle of the lactide copolymer of Example 2 B was evaluated as a barrier film by ASTM methods. The results are shown in Table 8 B, the lactide copolymer constitutes a much better barrier to carbon dioxide and oxygen than polystyrene. By comparison with some other polymer barrier films, the lactide copolymer is a barrier film suitable for many packaging applications.
QUADRO 8 3TABLE 8 3
EXEMPLO 28 B PERMEABILIDADE A GASESEXAMPLE 28 B GAS PERMEABILITY
- 74 a) ASTM D1434-75, o Exemplo 2 B era uma película moldada por compressão de 100 /im (4,0 mil)- 74 a) ASTM D1434-75, Example 2 B was a compression molded film of 100 µm (4.0 mil)
b) Valores da Modern Plastic Encyclopediab) Values of Modern Plastic Encyclopedia
EXEMPLO 29 3EXAMPLE 29 3
Mergulharam-se de um dia para o outro chapas de l/8 polegadas (aprox. 3,2 mm) de espessura dos copolímeros de lactídeo dos Exemplos 13-6B numa mistura de éter de petróleo e cloreto de metileno. A proporções de 70/30 a 60/40 de éter de petróleo/cloreto de metileno, os copolímeros formam espuma quan do colocados em água a ferver. Formam-se espumas irregulares, mas bem expandidas.Over 1/8 inch (approx. 3.2 mm) thick sheets of the lactide copolymers of Examples 13-6B were immersed overnight in a mixture of petroleum ether and methylene chloride. At proportions of 70/30 to 60/40 petroleum ether / methylene chloride, the copolymers form foam when placed in boiling water. Irregular but well-expanded foams are formed.
EXEMPLO 30 3EXAMPLE 30 3
Fez-se uma comparação das viscosidades em fusão de um poliestireno cristal comercial (tipo 201, Huntsman Chemical Corp.) e do polímero de lactídeo do Exemplo 8 B. 0 índice de fusão, ASTM D1238(G), do poliestireno foi de 1,6 g/l0 min. a 200°C usando o peso padrão de 5 Kg. 0 índice de fusão do polímero de lactídeo foi de 40 á 46 8/l0 min. Sob as mesmas con dições, no entanto, a l60°C o valor era de 8,0 g/10 min.The melting viscosities of a commercial crystal polystyrene (type 201, Huntsman Chemical Corp.) and the lactide polymer of Example 8 B were compared. The melt index, ASTM D1238 (G), of polystyrene was 1, 6 g / l0 min. at 200 ° C using the standard weight of 5 kg. The melt index of the lactide polymer was 40 to 468/10 min. Under the same conditions, however, at 160 ° C the value was 8.0 g / 10 min.
Obteve-se uma comparaçao mais pormenorizada das viscosidades em fusão observando as viscosidades em fusão dos seis polímeros num Viscosímetro de Capilar Instron. Os resultados comparativos estão apresentados na Figura 9«A more detailed comparison of the melting viscosities was obtained by observing the melting viscosities of the six polymers in an Instron Capillary Viscometer. The comparative results are shown in Figure 9 «
As taxas de corte normalmente encontradas durante a extrusão e moldagem por injecção vão aproximadamente de 100 a 1 000 s1. A inspecção dos dados da Figura 9 mostra que a viscosidade em fusão do'polímero de lactídeo a 16O°C é muito semelhante à do poliestireno a 2005C.The cutting rates normally found during extrusion and injection molding range from approximately 100 to 1,000 s 1 . The inspection of the data in Figure 9 shows that the melt viscosity of the lactide polymer at 160 ° C is very similar to that of polystyrene at 2005C.
0s resultados anteriores mostram que os polímeros de lactídeo podem ser processados por fusão, a temperaturas mais baixas que o poliestireno, através de métodos muito semelhantes.The above results show that lactide polymers can be processed by melting, at lower temperatures than polystyrene, using very similar methods.
EXEMPLOS 31 B e 34 B · r···'-·..............EXAMPLES 31 B and 34 B · r ··· '- · ..............
Levaram-se a cabo pequenas polimerizações de ensaio do mesolactídeo (meso-D,L-lactídeo) purificado (recristalizado e seco) sob a forma de homopolímero e do copolímeroo Avaliaram-se cs pesos moleculares através da G-PC e compararam-se a análogos de D,L-lactídeo, Os resultados estão apresentado no Quadro 9 Bo Prensaram-se por fusão os polímeros em películas e avaliaram-se e compararam-se as suas propriedades físicas, como se apresenta no Quadro 10 B. No âmbito das diferenças experimentais de espessura de chapa e de pesos moleculares, os co polímeros são semelhantes dentro de erro experimental. 0 homopo límero de mesolactídeo é um pouco mais fraco.Small test polymerizations of purified mesolactide (meso-D, L-lactide) (recrystallized and dried) in the form of homopolymer and copolymer were performed. The molecular weights were evaluated using G-PC and compared to analogues of D, L-lactide, The results are shown in Table 9 B o The polymers were pressed by melting in films and their physical properties were evaluated and compared, as shown in Table 10 B. Experimental differences in plate thickness and molecular weights, copolymers are similar within experimental error. The mesolactide polymer homope is somewhat weaker.
QUADRO 9 BTABLE 9 B
COMPARAÇÃO DE PESO MOLECULAR GPC DE POLÍMEROS E COPOLÍMEROS DE LACTÍDEO MESO E RACjÊMICOMOLECULAR WEIGHT COMPARISON OF GPC POLYMERS AND COPOLYMERS OF MESO AND RACJEMIC LACTID
Exemplo Composição Mon. GPC x 10Example Composition Mon. GPC x 10
- 76 (a) Películas moldadas por compressão- 76 (a) Compression molded films
VI triVI tri
VISAW
V tri rf- triV tri rf- tri
II
CL triCL tri
II
O oO o
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O i-1 The i- 1
I—1 |O oI— 1 | O o
H·H·
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VI ro oVI ro o
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II
H1 vH 1 v
στ vi V c+στ vi V c +
H-xH-x
CL cn oCL cn o
Uma descrição global da composição da segunda forma de concretização da invenção inclui um polímero biodegradável no ambiente, compreendendo unidades de ácido láctico polimerizado da estrutura da fórmula I, em que n e um número inteiro entre 75 e 10 000 e o átomo de carbono alfa e uma mistura de configurações L e D, com uma preponderância seja de uni dades D seja de unidades L, sendo o polímero adequado para substituição de poliestireno. De preferência, podem-se preparar unidades De 1 do polímero a partir de L-lactídeo ou de D-lactídeo, a 35 a 95 partes em peso, e D,L-lactídeo de 15 a 5 para tes em pesoUma composição biodegradável no ambiente com propriedades melhoradas, mais semelhantes às do poliestireno, compreende combinações de uma mistura física de unidades de áci. do láctico polimerizado da estrutura da fórmula I, em que n é um número inteiro entre 75 e 10 000 e o átomo de carbono alfa e uma mistura aleatória de configurações L e D com uma preponderância seja de unidades D seja de unidades L, um homopolímero de lactídeo de D-lactídeo ou L-lactídeo- Composiçoes que tenham n igual a um número inteire entre 150 e 10 000 têm um bom equilíbrio entre processabilidade em fusão e resistênciaUma descrição geral do processo para produzir a composição da segunda forma'de concretização compreende misturar com um catalisador, aquecer e fundir o monómero de L-lactídeo ou D-lactídeo e o monómero de D,L-lactídeo estando o monómero de l-lactídeo ou o monómero D-lactídeo numa quantidade de 85 a 95 partes em peso e o monómero de D,L-lactídeo numa quantidade de 15 a 5 partes em peso, para formar uma solução ín tima; polimerizar a solução ; e tratar o polímero a fim de modificar as suas propriedades de modo a tornar o polímero adequa do como um substituto para poliestireno- Podem-se ajustar as propriedades da composição adicionando um agente de maleação; adicionando um homopolímero de D-lactídeo ou L-lactídeo por mis tura para produzir uma mistura física; orientando o polímero;An overall description of the composition of the second embodiment of the invention includes a biodegradable polymer in the environment, comprising polymerized lactic acid units of the structure of formula I, wherein n is an integer between 75 and 10,000 and the alpha carbon atom and one mixture of L and D configurations, with a preponderance of either D units or L units, the polymer being suitable for replacing polystyrene. Preferably, De 1 units of the polymer can be prepared from L-lactide or D-lactide, at 35 to 95 parts by weight, and D, L-lactide from 15 to 5 by weight. A biodegradable composition in the environment with improved properties, more similar to those of polystyrene, it comprises combinations of a physical mixture of acid units. of the polymerized lactic acid of the structure of formula I, where n is an integer between 75 and 10,000 and the alpha carbon atom and a random mixture of L and D configurations with a preponderance of either D units or L units, a homopolymer of D-lactide or L-lactide- Compositions that have n equal to an integer between 150 and 10,000 have a good balance between melting processability and strength. A general description of the process for producing the composition of the second embodiment comprises mix with a catalyst, heat and melt the L-lactide or D-lactide monomer and the D, L-lactide monomer with the l-lactide monomer or the D-lactide monomer in an amount of 85 to 95 parts by weight and the monomer of D, L-lactide in an amount of 15 to 5 parts by weight, to form an intimate solution; polymerize the solution; and treating the polymer in order to modify its properties so as to make the polymer suitable as a substitute for polystyrene. The properties of the composition can be adjusted by adding a maleation agent; adding a D-lactide or L-lactide homopolymer by mixing to produce a physical mixture; orienting the polymer;
adicionando um agente de nucleação e um polímero de D-lactídeo ou L-lactídeo por mistura;adicionando um agente de nucleação e um polímero de D-lactideo ou L-lactídeo misturando θ orientando o polímero; adicionando agentes de transferência de cadeia à fa se de polimerização de modo a ajustar as características para uma substituição de poliestireno, recozenao a uma temperatura elevavda, e adicionando plastificante adicional, sendo o plastificante seleccionado do grupo constituído por D-lactídeo, L-lactídeo, meso-D,l-lactídeo, ácido láctico, oligómero de lactídeo, oligómero de ácido láctico e respectivas misturas. Se se seleccionar um monómero como plastificante, pode-se obter uma composição singular adicionando .monómero que seja estereoquimicamente diferente do usado para obter o polilactídeo na composição. De modo semelhante, a adição de oligómero estereoquimicamente diferente do que se pode obter durante polimerização do polímero dá um produto singular. Podem-se excluir corpos coloridos, realizando a polimerização numa atmosfera inerte e a temperaturas de reacçao de preferência a 14O°C ou inferiores. Podem- se empregar várias combinações dos tratamentos anteriores para obter as características óptimas, como os peritos na téoni ca calcularão, uma vez sabendo os ensinamentos da invenção. Gomo se pode verificar na primeira forma de concretização acima mencionada, uma quantidade maior de monómero ou oligómero pode ter efeito significativo. Na presente segunda forma de concretização são preferidas quantidades mais baixas de monómero e oligómero 'para dar rigidez. É preferível que o plastificante e.s teja presente numa quantidade de 0,1 a 5 por cento. A composição contem normalmente plastificante numa quantidade que depende das condições de polimerização ou da quantidade adicionada após polimerização. Pode-se seleccionar o monómero adicional usado como plastificante do grupo: D-lactídeo, L-lactídeo, meso-D,L-lactídeo racémico e respectivas misturas. Podem-se adicionar igualmente oligomeros de lactídeo ou acido láctico. Podem-se obter composições únicas através da adição de monomero ou de oligómero estereoquimicamente diferentes dos seleccionados para os polímeros na composição.adding a nucleating agent and a D-lactide or L-lactide polymer per mixture, adding a nucleating agent and a D-lactide or L-lactide polymer by mixing θ orienting the polymer; adding chain transfer agents to the polymerization phase in order to adjust the characteristics for a polystyrene substitution, annealing at a high temperature, and adding additional plasticizer, the plasticizer being selected from the group consisting of D-lactide, L-lactide, meso-D, l-lactide, lactic acid, lactide oligomer, lactic acid oligomer and mixtures thereof. If a monomer is selected as a plasticizer, a unique composition can be obtained by adding a monomer that is stereochemically different from that used to obtain the polylactide in the composition. Similarly, the addition of oligomer stereochemically different from what can be obtained during polymerization of the polymer gives a unique product. Colored bodies can be excluded by carrying out polymerization in an inert atmosphere and at reaction temperatures preferably at 140 ° C or below. Various combinations of the previous treatments can be employed to obtain the optimal characteristics, as those skilled in the art will calculate, once they know the teachings of the invention. As can be seen in the first embodiment mentioned above, a greater amount of monomer or oligomer can have a significant effect. In the present second embodiment, lower amounts of monomer and oligomer 'are preferred to give rigidity. It is preferred that the plasticizer is present in an amount of 0.1 to 5 percent. The composition normally contains plasticizer in an amount that depends on the polymerization conditions or the amount added after polymerization. One can select the additional monomer used as a plasticizer from the group: D-lactide, L-lactide, meso-D, racemic L-lactide and respective mixtures. Lactid or lactic acid oligomers can also be added. Unique compositions can be obtained by adding monomer or oligomer stereochemically different from those selected for the polymers in the composition.
Proporciona-se para além disso, pela segunda forma de concretização da invenção, um método para substituir uma composição termoplástica pela composição biodegradável da invenção, compreendendo a composição de termoplástico primeiras unidades de poliestireno orientáveis, substituindo as primeiras unidades de polímero com um segundo polímero orientável, tendo uma resistência à tracção não orientada de pelo menos 5 000 e um médulo de tangente dé pelo menos 200 000; na qual o segundo polímero compreende unidades de ácido poliláctico da estrutura na fórmula I, na qual n é o número de unidade de repetição e n é um número inteiro, 75 < n 10 000, e o átomo de carbono alfa é uma mistura de configurações 1 e D com uma preponderância seja de unidades D seja de unidades L, na qual o polímero é preparado a partir de lactídeo 1 cu D de 85 a 95 partes em peso, e D,l-lactídeo de 15 a 5 partes em peso e é plastificado com um plastificante seleccionado do grupo constituído por lactídeo, oligómeros de ácido láctico, oligómeros de lactídeo e respectivas misturas entre 0,1 e 5,0 por cento em peso.In addition, by the second embodiment of the invention, a method for replacing a thermoplastic composition with the biodegradable composition of the invention is provided, the thermoplastic composition comprising first orientable polystyrene units, replacing the first polymer units with a second orientable polymer , having a non-oriented tensile strength of at least 5,000 and a tangent spike of at least 200,000; in which the second polymer comprises polylactic acid units of the structure in formula I, where n is the number of repeating units and n is an integer, 75 <n 10 000, and the alpha carbon atom is a mixture of configurations 1 and D with a preponderance of either D units or L units, in which the polymer is prepared from lactide 1 cu D of 85 to 95 parts by weight, and D, l-lactide of 15 to 5 parts by weight and is plasticized with a plasticizer selected from the group consisting of lactide, lactic acid oligomers, lactide oligomers and mixtures between 0.1 and 5.0 weight percent.
Equivalentes estudados das composições da inven ção são os que contêm quantidades minoritárias de outros materiais. As composições produzidas de acordo com a presente inven ção podem ser modificadas, se desejado, através da adição de um agente de reticulação, de outros plastificantes, de um corante de uma substância dé enchimento e semelhantes.Studied equivalents of the compositions of the invention are those that contain minor amounts of other materials. The compositions produced according to the present invention can be modified, if desired, by the addition of a crosslinking agent, other plasticizers, a filler dye and the like.
Podem-se processar as composiçoes da presente invenção através de transformação por fusão em artigos manufac turados úteis, sendo uma estrutura auto-suficiente, tal como contentores descartáveis, talheres, tabuleiros, pratos, chávenas, tabuleiros de uso único, seringas, tabuleiros médicos, películas de embalagem e semelhantes. As composições são úteis po aspecto de que podem ter as características dos'poliestirenos normais e, por conseguinte, substituí-los, mas degradando-se no entanto no meio ambiente. As composiçoes sao especialmente uteis para aruigos ae uso umco ou corn um período de vida curtaThe compositions of the present invention can be processed by melt transformation into useful manufactured articles, being a self-contained structure, such as disposable containers, cutlery, trays, plates, cups, single-use trays, syringes, medical trays, packaging films and the like. The compositions are useful in that they can have the characteristics of normal polystyrenes and therefore replace them, but nonetheless degrade in the environment. The compositions are especially useful for owls and for use only for a short period of time
na utilização antes de se rejeitar.in use before discarding.
TERCEIRA FORMA DE CONCRETIZAÇÃO GERAITHIRD FORM OF GENERAL CONCRETIZATION
Uma terceira forma de concretização revela a combinação de ácido poliláctico (PLA) com poliestireno (PS), po lietileno (PE), tereftalato de polietileno (PET) e polipropileno (PP). A forma de concretização revela que o ácido poliláctico é compatível por fusão com estes termoplásticos convencionais e o efeito nas suas propriedades físicas.A third embodiment reveals the combination of polylactic acid (PLA) with polystyrene (PS), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) and polypropylene (PP). The embodiment reveals that polylactic acid is compatible by melting with these conventional thermoplastics and the effect on their physical properties.
As composiçoes degradáveis no ambiente aqui reveladas são pelo menos, degradáveis parcialmente. Isto é, a porção de ácido poliláctico da composição decompor-se-á relativamente depressa comparada com as porçoes mais estáveis da combinação e causará uma deterioração física do material combinado. Por exemplo, quando as composiçoes são misturas íntimas e homogéneas com tamanhos de pequenas extensões a deterioração física destruirá o produto formado originalmente. As composições da presente invenção proporcionam materiais aceites ambientalmente, porque a sua deterioração e degradação física é muito mais rápida do que a dos plásticos não degradáveis convencionais. Além disso, oomo uma porção significativa da composição pode ser áci do poliláctico e/ou úm lactídeo ou oligómero derivado de ácido láctico, permanecerá apenas uma pequena porção de resíduo de termoplástico de degradação mais lenta (por éx. poliestireno). Este resíduo terá uma supérfície exposta grande e é suposto decompor-se mais rapidamente do que um produto formado em bloco.The environmentally degradable compositions disclosed herein are at least partially degradable. That is, the polylactic acid portion of the composition will decompose relatively quickly compared to the more stable portions of the combination and will cause physical deterioration of the combined material. For example, when the compositions are intimate and homogeneous mixtures with sizes of small extensions the physical deterioration will destroy the product originally formed. The compositions of the present invention provide environmentally acceptable materials, because their deterioration and physical degradation is much faster than that of conventional non-degradable plastics. In addition, as a significant portion of the composition may be polylactic acid and / or a lactide or oligomer derived from lactic acid, only a small portion of the slower degrading thermoplastic residue will remain (eg polystyrene). This residue will have a large exposed surface and is supposed to decompose more quickly than a block-formed product.
D-lactídeo é uma dilactona, ou dímero cí cli co, de acido B-lactico. De modo semelhante, o L-lactideo e um dímero cíclico de ácido L-láctico. 0 meso-D,1-lactídeo é um dímero cíclico dos ácidos D- e L- láctico. 0 D,1-lactídeo racémico compreende uma mistura 50/50 de D- e L-lactídeos. Quando usado isoladamente na presente memória descritiva, pelo termo ”D,l-lactídeo” pretende-se incluir o meso-D,L-lactídeo ou o D,L« “lactídeo racémico. Pode-se preparar ácido poliláctico a partir de um ou de vários dos intermediários acima referidasD-lactide is a dilactone, or cyclic dimer, of B-lactic acid. Similarly, L-lactide is a cyclic dimer of L-lactic acid. The meso-D, 1-lactide is a cyclic dimer of D- and L-lactic acids. The racemic D, 1-lactide comprises a 50/50 mixture of D- and L-lactides. When used alone in this specification, the term "D, l-lactide" is intended to include meso-D, L-lactide or D, L «" racemic lactide. Polylactic acid can be prepared from one or more of the aforementioned intermediates
EXEMPLO 1 CEXAMPLE 1 C
Combinou-se poliestireno com ácido poliláctico num solvente e vazou-se a partir do solvente usando CKgOLp para determinar a compatibilidade óptima. As películas vazadas a partir de solvente eram translúcidas e aparentemente não coalhadas. Uma amostra tem uma aparência homogénea a olho nu e resiste às dobragens e ao manuseamento sem se rasgar. 0 microscópio óptico a 310 X revela extensões heterogéneas de 3 microns e menores. A combinação é aparentemente muito compatível. Nao exibe alteração alguma durante 2 anos no que respeita a florescimento de material fugitivo, nem as suas propriedades físicas apresentam evidência de degradação.Polystyrene was combined with polylactic acid in a solvent and poured from the solvent using CKgOLp to determine optimal compatibility. The films cast from the solvent were translucent and apparently not curdled. A sample has a homogeneous appearance with the naked eye and resists folding and handling without tearing. The 310 X optical microscope reveals heterogeneous extensions of 3 microns and smaller. The combination is apparently very compatible. It does not show any alteration for 2 years with regard to the flowering of fugitive material, nor does its physical properties show evidence of degradation.
EXEMPLO 2 0EXAMPLE 2 0
Combinou-se por fusão de maneira semelhante polipropileno 8525, da Herantes, no Brabender com ácido poliláç tico a 400°E (200°C). As proporções de PP/PLA preparado foram de 100/0 para a amostra de comparação, de 90/10 θ de 75/25»It was combined by melting similarly polypropylene 8525, from Herantes, in Brabender with polylactic acid at 400 ° E (200 ° C). The proportions of PP / PLA prepared were 100/0 for the comparison sample, 90/10 θ 75/25 »
EXEMPLOS 3 C a 5 0EXAMPLES 3 C to 5 0
Prepararam-se composições por fusão de ácido poliláctico com poliestireno. Investigou-se um poliéstireno de peso molecular elevado (Piccolastic, E-125, Hercules) e um poliestireno de peso molecular baixo (Piccolastic, D-100).Compositions were prepared by melting polylactic acid with polystyrene. A high molecular weight polystyrene (Piccolastic, E-125, Hercules) and a low molecular weight polystyrene (Piccolastic, D-100) were investigated.
Eoi igualmente usado um poliestireno de uso geral,(Huntsman, poliestireno 208),um poliestireno cristal. Estes foram misturados num Brabender a 3252E (I632C) a diferentes proporções com ácido poliláctico.A general-purpose polystyrene (Huntsman, polystyrene 208), a crystal polystyrene, is also used. These were mixed in a Brabender at 3252E (I632C) in different proportions with polylactic acid.
As proporções de poliestireno/ácido poliláctico usadas foram de ÍOO/O para a amostra de comparação, s de 90/10; e 75/25 para o poliestireno de uso geral Huntsman 203.The proportions of polystyrene / polylactic acid used were 100 / O for the comparison sample, s of 90/10; and 75/25 for Huntsman 203 general purpose polystyrene.
Usaram-se dois tipos de tereftalato de polietileno (Clearstuff da Goodyear e Kodapak TN-0148 da Eastman). Estes foram secos de um dia para o outro a 90°C e foram combinados por fusão a 525°? (275°C) num Brabender com ácido poliláç, tico durante apenas alguns minutos. 0 ácido poliláctico reduziu a viscosidade da massa fundida.Two types of polyethylene terephthalate (Clearstuff from Goodyear and Kodapak TN-0148 from Eastman) were used. These were dried overnight at 90 ° C and were combined by melting at 525 °? (275 ° C) in a Brabender with polylactic acid for just a few minutes. The polylactic acid reduced the melt viscosity.
EXEMPLOS 8 C a 16 CEXAMPLES 8 C to 16 C
Moeram-se as amostras de comparação e as com binações com polipropileno, poliestireno de uso geral e tereftalato de polietileno (da Eastman) dos Exemplos 2 0 a 7 C num moinho de Abbey e moldaram-se por compressão em peíiculas de aproximadamente '5 mil (125 um). Moldaram-se películas de ácido poliláctico-polipropileno a cerca de 400°? (200°C); obtiveram-se películas de ácido poliláctico-poliestireno a 25G-3OO°E (l2C-15O°O); moldaram-se películas de ácido poliláctico-tereftalato de polietileno a cerca de 525°? (275°C).The comparison samples and those combined with polypropylene, general purpose polystyrene and polyethylene terephthalate (from Eastman) of Examples 20 to 7 C were ground in an Abbey mill and molded by compression into small particles of approximately 5,000 (125 um). Polylactic acid-polypropylene films were molded at about 400 °? (200 ° C); polylactic acid-polystyrene films were obtained at 25G-300 ° E (12C-150 ° O); films of polylactic acid-polyethylene terephthalate were molded at about 525 °? (275 ° C).
Depois de os condicionar a uma h.r. de 50 por cento e a 23°0 durante 24 horas foram ensaiadas no Instron. Tra taram-se de modo semelhante as amostras de comparação. Oclocaram-se amostras da película moldada por compressão num Atlas Aeatner-0-Meter para avaliaçao da resistência às condições meteorológicas (ciclos de 1C2 minutos de sol e 18 minutos de chuva) . Os resultados para estes Exemplos estão apresentados no Quadro 1 C.After conditioning them to an h.r. 50 percent and 23 ° C for 24 hours were tested on Instron. Comparison samples were treated similarly. Samples of the compression-molded film were placed on an Atlas Aeatner-0-Meter to assess resistance to weather conditions (cycles of 1C2 minutes of sun and 18 minutes of rain). The results for these Examples are shown in Table 1 C.
EXEMPLOS 17 0 a 19 CEXAMPLES 17 0 to 19 C
Preparam-se três amostras de ácido poliláctico a 100 ror cento usando poli-(E,L-ácido láctico) como se descreve acima, mas a espessura de película de 10 a 15 mil (250 a 380 jrm). Realizaram-se ensaios como nos Exemplos 20 0 aThree samples of 100 percent polylactic acid are prepared using poly- (E, L-lactic acid) as described above, but the film thickness is 10 to 15 mil (250 to 380 µm). Tests were carried out as in Examples 20 0 at
C, abaixo, excepto nc facto da segunda amostra ser testada após 82 horas de exposição a 50 por cento de humidade relativa a 72°F (22°C).C, below, except that the second sample is tested after 82 hours of exposure to 50 percent relative humidity at 72 ° F (22 ° C).
EXEMPLOS 20 0 a 27 0EXAMPLES 20 0 to 27 0
Combinou-se por fusão polietileno de alta densidade, PEAD (0,960 g/cm^), com ácido poliláctico no Brabender Plasticorder a 1519C durante 10 minutoso Usaram-se proporções de combinações de 137 polietileno de alta densidade de ácido poliláctico dé ÍOO/O para as amostras de comparação, de 9θ/ΐθ, 80/20 e 50/50° Preparam-se duas amostras de cada. Moeram-se as combinações num moinho de Abbey e moldaram-se por compressão em películas de 10 a 15 mil (250 a 3θ0 jum)o Ensaiaram-se as películas num Atlas Weather-O-Meter preparado para 51 minutos de luz de arco voltaico- de carbono e 9 minutos de pulverizador de água. Pez-se variar a temperatura desde a temperatura ambiente a 140°ΐ (60°C)o Realizaram-se ensaios de resistência à tracção e de alor gamento até cedência e classificação da quebra por tracção para as amostras, como está apresentado no Quadro 2 0.High density polyethylene, HDPE (0.960 g / cm ^), was combined with polylactic acid in the Brabender Plasticorder at 1519C for 10 minutes. Combination ratios of 137 high density polyethylene of polylactic acid were used from 100 / O to the comparison samples, 9θ / ΐθ, 80/20 and 50/50 ° Two samples of each are prepared. The combinations were ground in an Abbey mill and compressed into 10 to 15 mil films (250 to 3θ0 µm) o The films were tested in an Atlas Weather-O-Meter prepared for 51 minutes of arc light - carbon and 9 minutes of water spray. It was possible to vary the temperature from room temperature to 140 ° ΐ (60 ° C) o Tensile strength and extension tests were carried out until yield and traction break classification for the samples, as shown in Table 2 0.
EXEMPLOS 28 C a 35 0EXAMPLES 28 C to 35 0
Combinou-se por fusão polietileno de baixa den sidade, PE3D (0,917 g/cnr), com acido poliláctico no Brabender Plasticorder a 151°C durante 10 minutos. Usaram-se proporções de combinações de polietileno de baixa densidade/ácido poliláctico de ÍOO/O para as amostras de comparação 90/10 e 50/50« Pre pararam-se duas amostras de cada. Trataram-se e avaliaram-se as amostras como no caso dos Exemplos 20 0 a 27 Co 0s resultados estão apresentados no Quadro 2 C„Low density polyethylene, PE3D (0.917 g / cnr), was combined with polylactic acid in Brabender Plasticorder at 151 ° C for 10 minutes. Proportions of combinations of low density polyethylene / polylactic acid of 100 / O were used for comparison samples 90/10 and 50/50. Two samples of each were prepared. The samples were treated and evaluated as in the case of Examples 20 0 to 27 C o The results are shown in Table 2 C „
EXEMPLO 34 0EXAMPLE 34 0
Colocaram-se num balão de fundo redondo de três tubuladuras de 500 ml, equipado com um agitador mecânico e uma entrada e saída de nitrogénio, 180,7 g de L-lactídeo e 40,2 gThey were placed in a 500 ml three-necked round-bottom flask, equipped with a mechanical stirrer and a nitrogen inlet and outlet, 180.7 g of L-lactide and 40.2 g
de D,L-lactídeo racémico (ambos de Boehringer e Ingelheim, grau S).of D, racemic L-lactide (both from Boehringer and Ingelheim, grade S).
Aqueceu-se o conteúdo do balão até 110°C sob uma purga de nitrogénio para fundir os lactídeos e adicionaram-se 20,1 g de poliestireno (amoco 23, índice de fusão de 3,5 g/10 min.). 0 polietireno inchou bastante e dissolveu-se parcialmente enquanto se agitou de um dia para o outro e se aumentou o aquecimento até I852O0 Baixou-se a temperatura para 141^0 e adicionaram-se 0,2 ml de solução de octanoato de estanho bivalente anidro (0,2 ml/ml de tolueno)» Desligou-se o agitador e permitiu-se aos lactídeos polimerizarem-se a 1413C durante um período de 3 dias. 0 poliestireno bastante inchado flutuou para a superfície depois de se desligar o agitador. Arrefeceu-se e examinou-se a fase de poliláctico inferior através de calorimetria de exploração diferencial (DSC). A amostra tem uma baixa Tg, aproximadamente 35-θ, e falta-lhe, por outro lado, transições de temperatura aparentes. As películas moldadas por compres sao sao límpidas, incolores e muito flexíveis. Estes resultados indicam que o poliestireno interrompe completamente a formação de cristalinidade sob estas condições.The contents of the flask were heated to 110 ° C under a nitrogen purge to melt the lactides and 20.1 g of polystyrene (amoco 23, melt index 3.5 g / 10 min) was added. 0 polietireno swelled enough and partially dissolved while stirring an overnight and warming to increased I852O 0 up lowered the temperature to 141 ^ 0 and added to 0.2 ml of bivalent tin octoate solution anhydrous (0.2 ml / ml toluene) »The shaker was turned off and the lactides were allowed to polymerize at 1413 ° C for a period of 3 days. The highly swollen polystyrene floated to the surface after the agitator was turned off. The lower polylactic phase was cooled and examined using differential scanning calorimetry (DSC). The sample has a low Tg, approximately 35-θ, and on the other hand, it lacks apparent temperature transitions. Compression-molded films are clear, colorless and very flexible. These results indicate that polystyrene completely stops the formation of crystallinity under these conditions.
EXEMPLO 35 CEXAMPLE 35 C
Combinou-se num moinho de rolos ácido poliláctico com poliestireno cristal. A combinação revelou excelente compatibilidade de poliestireno disperso em ácido poliláctico. Deste modo, dispersou-se 5 por cento em peso de poliestireno numa proporção de 90/10 de copolímero de L-/D,L-lactídeo racémico num moinho de dois rolos a 170°C. 0 material tornou-se turvo e exibiu considerável cristalinidade por análise térmica.It was combined in a polylactic acid roller mill with crystal polystyrene. The combination revealed excellent compatibility of polystyrene dispersed in polylactic acid. In this way, 5 weight percent polystyrene was dispersed in a 90/10 ratio of racemic L- / D, L-lactide copolymer in a two-roll mill at 170 ° C. The material became cloudy and exhibited considerable crystallinity by thermal analysis.
Este exemplo demonstra que sob estas condições o poliestireno induz facilmente cristalinidade em ácido poliláctico. Uma análise térfoica do material, ver Eigura 13, revela que este permanece cristalino, mesmo quando aquecido e arrefecido.This example demonstrates that under these conditions polystyrene easily induces crystallinity in polylactic acid. A thermal analysis of the material, see Eigura 13, reveals that it remains crystalline, even when heated and cooled.
Os Exemplos 34 C e 35 C ilustram que o ácido — 85Examples 34 C and 35 C illustrate that acid - 85
poliláctico combinado com os plásticos não degradáveis no ambier te referidos pode produzir propriedades finais na mistura, dependendo da técnica da mistura ou de combinações usada.polylactic combined with the non-degradable plastics referred to above can produce final properties in the mixture, depending on the mixing technique or combinations used.
Combinações por fusão de todos os tipos em Brabender exibiam pequenas partículas heterogéneas de 10 microns de dimensão ou menos. Determinaram-se as resistências a traeção antes e depois do envelhecimento por exposição a condições meteorológicas simuladas. Após 1248 horas (52 dias) no Atlas Weather-O-Meter todas as amostras de polipropileno se encontravam esbranquiçadas e extremamente quebradiças e não foi possível ensaiá-las, Voltaram-se a ensaiar as amostras de polipropileno com intervalos mais pequenos, como está apresentado no Quadro 1 C. A aproximadamente 300 horas de envelhecimento no Atlas Weather-O-Meter, as amostras apresentavam degradação ambiental significativa.Fusion combinations of all types in Brabender exhibited small heterogeneous particles 10 microns in size or less. Tensile strengths were determined before and after aging by exposure to simulated weather conditions. After 1248 hours (52 days) in the Atlas Weather-O-Meter, all polypropylene samples were whitish and extremely brittle and it was not possible to test them. The polypropylene samples were re-tested at smaller intervals, as shown in Table 1 C. At approximately 300 hours of aging in the Atlas Weather-O-Meter, the samples showed significant environmental degradation.
As combinações de poliestireno com ácido poliláctico apresentavam degradação ambiental que era evidente após 300 horas de envelhecimento simulado. As combinações de teref talato de polietileno estavam também visivelmente degradadas ambientalmente em aproximadamente 300 horasThe combinations of polystyrene with polylactic acid showed environmental degradation that was evident after 300 hours of simulated aging. The polyethylene terephthalate combinations were also visibly degraded environmentally in approximately 300 hours
QUADRO 1 QTABLE 1 Q
RESISTÊNCIA À TRACÇÃO DE PELÍCULAS ANTES, E DEPOIS DE ENVELHECIMENTO ACELERADO (a)RESISTANCE TO FILM TRACTION BEFORE, AND AFTER ACCELERATED AGING (a)
QUADRO 1 O (Continuação)TABLE 1 O (Continued)
(a) Weather-C-Meter, ciclo de 102 minutos de sol, 18 minutos de chuva (b) 0,05 in/min. (1,27 mm/min), no Instron (o) Polipropileno Hercules 825 (d) Huntsman 208 (e) Tennessee Eastman, Kodapak T.N 0143(a) Weather-C-Meter, 102 minutes of sunshine, 18 minutes of rain (b) 0.05 in / min. (1.27 mm / min), Instron (o) Polypropylene Hercules 825 (d) Huntsman 208 (e) Tennessee Eastman, Kodapak T.N 0143
Avaliaram-se o ácido poliláctico, o polietileno de alta densidade, o polietileno de baixa densidade e as suas combinações determinando a resistência física antes e depois de envelhecimento simulado, e os resultados estão apresentados no Quadro 20.Polylactic acid, high density polyethylene, low density polyethylene and their combinations were evaluated to determine physical strength before and after simulated aging, and the results are shown in Table 20.
PEAD/PLA 80/20 125 169 (2.150) 2 frágil £HDPE / PLA 80/20 125 169 (2,150) 2 fragile £
v pv p
>>
σ'σ '
Ο ΓΌ oi oiΟ ΓΌ hi hi
Ο ΓΟ O Ol 04Ol Ol Ol 04
CO O O roCO O O ro
KK
P CO cl· =3P CO cl · = 3
P VP V
H raH ra
CT cl· PCT cl · P
CT P cl· o ra> c p Pi o O PCT P cl · o ra> c p Pi o O P
PP
V pvV pv
CT pCT p
QUADRO 2 CTABLE 2 C
PROPRIEDADES FÍSICAS DE POLIETILENO (PE), ÁCIDO POLILÁCTICO (PLA) E SUAS MISTURAS ANTES E DEPOIS DE EXPOSIÇÕES AO WEATHER-0-METERPHYSICAL PROPERTIES OF POLYETHYLENE (PE), POLYLACTIC ACID (PLA) AND THEIR MIXTURES BEFORE AND AFTER EXPOSURE TO WEATHER-0-METER
PP
P' cl·P 'cl ·
PP
O «oThe «the
Pi oPi o
PP
PP
VV
O αΑ
C!)Ç!)
OO
IPIP
ο υο υ
ο οο ο
ι ρ οι σ> οο ιι ρ οι σ> οο ι
-Fa. -> Η -j Ο ΓΟ-Fa. -> Η -j Ο ΓΟ
II
QUADRO 2 Q (C ontinuaç ã paOgBS!TABLE 2 Q (ONGOING PAOBS!
S®35 ácido poliláctico e as suas combinações foram muito mais degradáveis no ambiente do que o polietileno puro de baixa ou alta densidade. As amostras de polietileno de alta densidade degradaram-se substancialmente sem perda de peso, enquanto que as- combinações de ácido poliláctico-polietileno de alta densidade apresentavam perda de peso, particularmente nos casos em que o microscópio revelou que existia ácido poliláctico exposto na superfície da películas. 0 polietileno de alta densidade de gradou-se por exposição a luz actínica, como se verificou por microscópio.S®35 polylactic acid and its combinations were much more degradable in the environment than pure low or high density polyethylene. High density polyethylene samples degraded substantially without weight loss, while high density polylactic acid-polyethylene combinations showed weight loss, particularly in cases where the microscope revealed that polylactic acid was exposed on the surface of the films. The high density polyethylene was graduated by exposure to actinic light, as seen under a microscope.
Com todas as amostras, o aumento da percentagem de ácido poliláctico fez baixar a resistência à tracçao antes e depois de envelhecimento simulado. A incorporação de ácido poliláctico introduziu introduziu uma degradação rápida nas combinações de polipropileno, poliestireno, taraftalato de polietileno e polietileno de alta e baixa densidade. Presumivelmente, a luz actínica, assim como a hidrólise dos poliósteres, degrada o polímero. As extensões de pequeno tamanho micro-heterogóneas esféricas da combinação são, sem dúvida, de ácido poliláctico, o qual está quase iriteiramente encoberto. Consequentemente, a hidrólise do ácido poliláctico ó lenta. Pode-se conseguir uma degradação mais rápida através de hidrólise controlando a posição do ácido poliláctico. Este facto, em contrapartida, está relacionado com a reologia da combinação durante combinações por fusão.With all samples, the increase in the percentage of polylactic acid lowered the tensile strength before and after simulated aging. The incorporation of polylactic acid introduced introduced rapid degradation in the combinations of polypropylene, polystyrene, polyethylene taraphthalate and high and low density polyethylene. Presumably, actinic light, like polyester hydrolysis, degrades the polymer. The small spherical microheterogeneous extensions of the combination are undoubtedly of polylactic acid, which is almost iritically covered. Consequently, hydrolysis of polylactic acid is slow. Faster degradation can be achieved through hydrolysis by controlling the position of polylactic acid. This fact, in contrast, is related to the combination rheology during melt combinations.
pequeno tamanho das extensões heterogéneas dispersas indica boa compatibilidade dos polímeros misturados.small size of the dispersed heterogeneous extensions indicates good compatibility of the mixed polymers.
Num aterro sanitário simulado, onde a luz e excluída, as amostras de comparação e as combinações mostram taxas muito mais baixas de degradação. Apenas com'hidrólise as amostras de ácido poliláctico tornam-se lentamente brancas, en quanto que se combinações se mantêm qualitativamente inalteráveis durante o período de tempo de ensaio.In a simulated landfill, where light is excluded, comparison samples and combinations show much lower rates of degradation. Only with hydrolysis will the samples of polylactic acid slowly turn white, while combinations remain qualitatively unchanged during the test period.
De modo inverso, a adição de quantidades menores de termoplásticos não degradáveis ao áoido poliláctico para formar combinações compatíveis, usando, por exemplo, polipropileno, poliestireno, tereftalato de polietileno e polietileno de alta ou baixa densidad, atrasará a taxa de degradação do ácido poliláctico, Uma gama de composição preferida é de ácido poliláctico a 80-99 por cente em peso.Conversely, the addition of smaller amounts of non-degradable thermoplastics to polylactic acid to form compatible combinations, using, for example, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate and high or low density polyethylene, will delay the rate of polylactic acid degradation, A preferred composition range is 80-99 per cent by weight polylactic acid.
Uma descrição geral da composição degradável no ambiente compreende combinações de uma mistura física de ácido poliláctico (polilactídeo) e de um polímero seleccionado do grupo constituído por um polímero de tereftalato de etileno um polímero ou copolímero de estireno, etileno, propileno, cloreto de vinilo, acetato de vinilo, metacrilato de alquilo, acri lato, e respectivas misturas. Outras combinações de composição possíveis são referidas abaixo, na discussão de formas de concretização do processo da invenção.A general description of the degradable composition in the environment comprises combinations of a physical mixture of polylactic acid (polylactide) and a polymer selected from the group consisting of an ethylene terephthalate polymer, a polymer or copolymer of styrene, ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, alkyl methacrylate, acrylate, and mixtures thereof. Other possible combinations of composition are referred to below in the discussion of embodiments of the process of the invention.
. As combinações usam, de preferência, uma misiu ra física de ácido poliláctico da fórmula I, em que n ê um nj mero inteiro entre 75 e 10 000; e um polímero seleccionado do grupo constituído por poliestireno, polietileno, tereftalato de polietileno e polipropileno e outras composiçoes discutidas mais abaixo. Uma composição preferida é aquela em que o ácido poliláctico constitui de 5 a 50 per cento em peso da composição Uma composição preferida tem um conteúdo de eido poliláctico de 10 a 20 por cento em peso.. The combinations preferably use a physical mixture of polylactic acid of formula I, where n is an integer between 75 and 10,000; and a polymer selected from the group consisting of polystyrene, polyethylene, polyethylene terephthalate and polypropylene and other compositions discussed below. A preferred composition is one in which polylactic acid constitutes 5 to 50 weight percent of the composition. A preferred composition has a polylactic acid content of 10 to 20 weight percent.
Os polímeros seleccionados do grupo anterior, considerado o polímero adicionado, podem ser usados isoladamen te ou em combinação. 0 grupo nao é restringido aos citados aci ma, já que se referem outros tipos de polímeros como compatíveis com ácido poliláctico. Estes incluem os polímeros e copolímeros constituídos a partir do grupo de etileno, propileno, estireno, cloreto de vinilo, acetato de vinilo, metacrilatos de alquilo e acrilatos ds alquilo. Deverá ser entendido que oThe polymers selected from the previous group, considered the added polymer, can be used alone or in combination. The group is not restricted to those mentioned above, since other types of polymers are said to be compatible with polylactic acid. These include polymers and copolymers made from the group of ethylene, propylene, styrene, vinyl chloride, vinyl acetate, alkyl methacrylates and alkyl acrylates. It should be understood that the
termo copolimeros no sentido que lhe é dado na presente memória descritiva inclui polímeros feitos a partir de misturas dos monómeros do grupo referido. Misturas físicas dos polímeros e copolimeros do grupo acima referido são igualmente úteis na invenção.The term copolymers in the sense given in the present specification includes polymers made from mixtures of the monomers of the said group. Physical mixtures of the polymers and copolymers of the above group are also useful in the invention.
A terceira forma de concretização proporcio na ainda um processo para a preparação de uma composição que inclui: proporcionar um ácido poliláctico; seleccionar um polímero do grupo constituído por um polímero de tereftalato de eti leno, um polímero ou copolímero de estireno, etileno, propileno, cloreto de vinilo, acetato de vinilo, metacrilato de alqui lo, acrilato de alquilo e respectivas misturas físicas; e combinar os polímeros. A combinação pode ser feita por mistura por fusão num moinho de rolos ou por composição num extrusor ou através de quaisquer outros meios mecânicos. 0 ácido poliláctico proporcionado tem, de preferência, a fórmula I.The third embodiment further provides a process for preparing a composition that includes: providing a polylactic acid; selecting a polymer from the group consisting of a polymer of ethylene terephthalate, a polymer or copolymer of styrene, ethylene, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, alkyl methacrylate, alkyl acrylate and respective physical mixtures; and combine the polymers. The combination can be made by mixing by melting in a roller mill or by composition in an extruder or by any other mechanical means. The polylactic acid provided preferably has formula I.
Esta forma de concretização proporciona ainda um processo para a composição da invenção que inclui pro porcionar um lactídeo seleccionado do grupo constituído por D-lactídeo, 1-lactídeo, meso-D,L-lactídeo, D,L-lactídeo racémico, e respectivas misturas; seleccionar um polímero do grupo constituído por polímeros ou copolimeros de estireno, etileno, tereftalato de etileno, propileno, cloreto de vinilo, acetato de vinilo, metacrilato de alquilo; acrilato de alquilo e respectivas misturas físicas.This embodiment further provides a process for the composition of the invention which includes providing a lactide selected from the group consisting of D-lactide, 1-lactide, meso-D, L-lactide, D, racemic L-lactide, and mixtures thereof. ; selecting a polymer from the group consisting of polymers or copolymers of styrene, ethylene, ethylene terephthalate, propylene, vinyl chloride, vinyl acetate, alkyl methacrylate; alkyl acrylate and respective physical mixtures.
Misturam-se e aquecem-se o lactídeo e o polímero seleccionados para fundir o lactídeo e, pelo menos, dissolver parcialmente o polímero. Einalmente, o lactídeo 'é, pelo menos, parcialmente polimerizado a fim de obter uma combinação de polilactídeo, monómero de lactídeo nao polimerizado e o polímero seleccionado. De preferência, controla-se a polimerizaçao regulando a quantidade de lactídeo que resta e parando a polimerização no nível desejádo. Se se desejar, a polimerizaçao pode ser'levada ate ao fim. Podem-se adicionar monomeioThe selected lactide and polymer are mixed and heated to melt the lactide and at least partially dissolve the polymer. Finally, the lactide is at least partially polymerized in order to obtain a combination of polylactide, non-polymerized lactide monomer and the selected polymer. Preferably, the polymerization is controlled by regulating the amount of lactide remaining and stopping the polymerization at the desired level. If desired, the polymerization can be carried out until the end. Monomeo can be added
- 92 de lactídeo adicional, ácido láctico, oligómero de lactídeo, oligómero de ácido láctico e respectivas misturas, em quantidades que confiram flexibilidade, como plastificantes a fim de obter características desejadas, como se ensina na primeira for ma de concretização geral.- 92 of additional lactide, lactic acid, lactide oligomer, lactic acid oligomer and mixtures thereof, in quantities which provide flexibility, as plasticizers in order to obtain desired characteristics, as taught in the first general embodiment.
Será evidente para os peritos na técnica que as proporções de ácido poliláctico e de polímero adicionado podem variar'amplamente, dependendo das suas solubilidades mútuas, As solubilidades, em contrapartida, variam com a eficácia da mistura e com a temperatura desta. Enquanto que colocando o ác_i do poliláctico e o polímero adicionado numa solução de solvente mútua se obterá homogeneidade, o uso de solvente não é prático para muitos processos comerciais» A mistura física, tal como a combinação por fusão num moinho de rolos ou num extrusor, é mais prática, mas deve ser controlada para conseguir homogeneidade, isto é, requere-se alto esforço de corte para conseguir â homogeneidade desejada» Mesmo com mistura íntima, polímeros diferentes podem não ser compatíveis, isto é, eles podem continuai* a separar-se em extensões heterógeneas relativamente grandes com uma dimensão, por exemplo, 10 a 100 micron, ou maiores. Obtém-se em consequência uma mistura coalhada ou uma combinação com propriedades fracas» 0 que é surpreendente é que o ácido poliláctico é facilmente compatível por combinação com uma gran de variedade de outros polímeros, incluindo polímeros polares e não polares»It will be apparent to those skilled in the art that the proportions of polylactic acid and added polymer can vary widely, depending on their mutual solubilities, The solubilities, on the other hand, vary with the effectiveness of the mixture and its temperature. While placing the polylactic acid and the added polymer in a mutual solvent solution will result in homogeneity, the use of solvent is not practical for many commercial processes »Physical mixing, such as melting in a roller mill or in an extruder, it is more practical, but it must be controlled to achieve homogeneity, that is, high cutting effort is required to achieve the desired homogeneity »Even with intimate mixing, different polymers may not be compatible, that is, they may continue to separate * if in relatively large heterogeneous extensions with a dimension, for example, 10 to 100 microns, or larger. Consequently, a curd mixture or a combination with weak properties is obtained »What is surprising is that polylactic acid is easily compatible by combining with a wide variety of other polymers, including polar and non-polar polymers»
Pode-se variar a temperatura da combinação por fusão do ácido poliláctico com outros polímeros para ajustar as proporções do ácido poliláctico com um ou vários polímeros adicionais» A temperaturas mais baixas, as solubilidades po, dem não ser adequadas, enquanto que uma temperatura muito elevada provocará decomposição da misturao Uma gama de temperatura normal é de 100 a 220°C, é a gama preferida é de 130 a 1802«,The temperature of the combination can be varied by melting the polylactic acid with other polymers to adjust the proportions of the polylactic acid with one or more additional polymers »At lower temperatures, the solubilities may not be suitable, while a very high temperature will cause the mixture to decompose o A normal temperature range is 100 to 220 ° C, the preferred range is 130 to 1802 «,
As viscosidades sao igualmente significativas em fusão dos diferentes componentes de polímero» As viscosidades aumentam rapidamente com o aumento do peso molecular. Controlando as proporções do ácido poliláctico e do polímero, ou polímeros, adicionados, a temperatura, o tipo e o tempo de mistura e o peso molecular, pode-se obter uma vasta gama de misturas.The viscosities are also significant in melting the different polymer components »The viscosities increase rapidly with increasing molecular weight. By controlling the proportions of the polylactic acid and the polymer, or polymers, added, the temperature, the type and the mixing time and the molecular weight, a wide range of mixtures can be obtained.
Deste modo, por exemplo, pode-se dispersar o ácido poliláctico no polímero ou polímeros adicionados, ou vice- versa, e pode-se variar bastante a dimensão e a geometria da fase dispersa, indo desde esferas discretas a fibras de diferentes diâmetros ou comprimentos.In this way, for example, polylactic acid can be dispersed in the added polymer or polymers, or vice versa, and the size and geometry of the dispersed phase can vary widely, ranging from discrete spheres to fibers of different diameters or lengths .
Isto tem como resultado uma ampla variedade de propriedades físicas e tempo de degradação no ambiente, A proporção em percentagem em peso entre o ácido poliláctico e o políméro seleccionado pode ser entre 99;1 e 1=99·This results in a wide variety of physical properties and degradation time in the environment. The weight percentage ratio between the polylactic acid and the selected polymer can be between 99 ; 1 and 1 = 99 ·
Quando se usa o monómero de lactídeo para dissolver o polímero adicionado e o lactídeo é subsequentemente polimerizado, a temperatura de mistura e de polimerização deve ser equilibrada entre as solubilidades mutuas e a reactividade do lactídeo. As temperaturas mais elevadas produzem nor malmente ácido poliláctico de peso molecular mais baixo. Uma outra fcrma de concretização da invenção consiste em misturar a uma temperatura e polimerizar a outra temperatura para conseguir variações na geometria da fase dispersa, como acima se discute.When the lactide monomer is used to dissolve the added polymer and the lactide is subsequently polymerized, the mixing and polymerization temperature must be balanced between the mutual solubilities and the lactide reactivity. Higher temperatures normally produce lower molecular weight polylactic acid. Another embodiment of the invention consists of mixing at one temperature and polymerizing at another temperature to achieve variations in the geometry of the dispersed phase, as discussed above.
As composições aqui inseridas podem ser processadas por fabrico por fusão'em artigos úteis de manufactura tendo uma estrutura auto-suficiente, tal como contentores descartáveis, talheres, tabuleiros, pratos, chávenas, tabuleiros de uso único, seringas, tabuleiros médicos, películas para embalagem e semelhantes. As composiçoes sao uteis na medida em que podem ter as earacteristicas dos plásticos normais e, portanto, substituí-los, degradando-se no entanto no ambiente. As composiçoes são especialmente úteis para artigos de uso único ou com um curto período de vida útil antes de serem rejeitadosThe compositions inserted here can be processed by melt-making into useful articles of manufacture having a self-contained structure, such as disposable containers, cutlery, trays, plates, cups, single-use trays, syringes, medical trays, packaging films and the like. The compositions are useful in that they can have the characteristics of normal plastics and, therefore, replace them, however degrading in the environment. Compositions are especially useful for single-use articles or those with a short shelf life before being discarded
QUARTA FORMA DE OGNCRETIZAgÃO GERALFOURTH FORM OF GENERAL OGNCRETIZATION
Dentro da ouarta forma cR :oneretizaçac dc invenção estão incluído;Within the other form cR: oneretization of the invention are included;
elastómeros é qus sao <elastomers is what they are <
modificadores de imue oue sac :omsativeis em fusas com o acido polilac tico. Por compatível em fusão pretende-se significar todos os polímeros que possam ser misturados intimamente com ácido poliláctico, conforme so discute na terceira forma de concretização geral. A mistura tem como resultado ama combinação substanciaimente homogénea.imue or sac modifiers compatible with fuses with polylactic acid. By melting compatible, it is intended to mean all polymers that can be intimately mixed with polylactic acid, as discussed in the third general embodiment. The mixing results in a substantially homogeneous combination.
As composiçoes degradáveis no ambiente aqui reveladas são, velo menos, parcialmente degradáveis, Isto é, a porção de ácido poliláctico da composição decompor-se-á com relativa rapidez comparada com as porçces binação e provocará uma deiThe environmentally degradable compositions disclosed herein are, at least, partially degradable. That is, the polylactic acid portion of the composition will decompose relatively quickly compared to the combination portions and will cause
M3.C O « e homogení mais estáveis da com ?ioraçao física do material combimr exemplo, cuando as composições são misturas íntimas com dimensões de extensões pequenas, a deterioração física destruirá o produto formado originalmente. As composições aqui inseridas proporcionam matérias aceitáveis ambientalmente, porque a sua deterioração e degradação física é muito rápida do que a dos plásticos nao degradáveis convencioneis.M3.C The most stable and homogeneous physical composition of the material in this example, when the compositions are intimate mixtures with small dimensions, the physical deterioration will destroy the product originally formed. The compositions inserted here provide environmentally acceptable materials, because their deterioration and physical degradation is much faster than that of conventional non-degradable plastics.
Além disso, uma vez que uma grande porção da composição será ácido poliláctico, e/ou um láctideo ou oligómero derivado de ácido láctico, restará apenas uma pequena porção de resíduo de elastómero de degradaçao mais lenta (por exemplo poliester segmentado). Este resíduo será uma superficie exposta extensa c é suposto decompor-se mais rápidamente do que um produto formado em bloco.In addition, since a large portion of the composition will be polylactic acid, and / or a lactic acid-derived milk or oligomer, only a small portion of the slower degrading elastomer residue (e.g. segmented polyester) will remain. This residue will be an extensive exposed surface and is supposed to decompose more quickly than a block-formed product.
Os exemplos abaixe mostram a combinação de ácido poliláctico (PLA) com um Hy-trel-1· *, um poliester segmentado que é um copolímero de bloco de segmentos cristalinos duros de tereftalato de polibutileno e segmentos moles de cadeiaThe examples below show the combination of polylactic acid (PLA) with a Hy-trel -1 · *, a segmented polyester that is a block copolymer of hard crystalline segments of polybutylene terephthalate and soft chain segments.
longa de poliéter-glicol. Mostra-se que o ácido poliláctico é compatível em fusão com este elastómero e mostra-se o efeito sobre as suas propriedades físicas.long polyether glycol. Polylactic acid is shown to be compatible in fusion with this elastomer and the effect on its physical properties is shown.
D-lactídeo é um dilactídeo, ou dímero cíclico, de ácido D-láctico. De modo semelhante, o l-lactídeo é um dímero cíclico de ácido L-láctico. 0 meso-B„L-lactídeo é um dímero cíclico de ácido D- e 1-láctico. 0 D,L-lactídeo ra cómico compreende uma mistura de 50/50 de D- e L-lactídeo. Quando usado isoladamente na presente memória descritiva, o termo D,L-lactídeo é suposto incluir o meso-D,L-lactídeo ou o D,l-lactídeo racémico. Pode-se preparar ácido poliláctico a partir de um ou de vários dos intermediários mencionados.D-lactide is a dilactide, or cyclic dimer, of D-lactic acid. Similarly, l-lactide is a cyclic dimer of L-lactic acid. The meso-B 'L-lactide is a cyclic dimer of D- and 1-lactic acid. The comical D, L-lactide comprises a 50/50 mixture of D- and L-lactide. When used alone in this specification, the term D, L-lactide is intended to include the meso-D, L-lactide or the racemic D, l-lactide. Polylactic acid can be prepared from one or more of the mentioned intermediates.
SXEMFLO 1 DSXEMFLO 1 D
Preparou-se um copolímero de poliláctideo sem poliester segmentado Rytrelx , usando o processo do Exemplo 1 B da segunda forma de concretização geral de N° de série 229 939 e testou-se para resistência a impacto de Izodo Os resultados são apresentados no Quadro 1 D. Para uma comparação mais completa, o Quadro 1 B da segunda forma de concretização geral regista a resistência a impacto de Izod de outras proporções entre o L-lactídeo e o D-L lactídeo.A polylactic copolymer without segmented polyester Rytrel x was prepared using the procedure of Example 1 B of the second general embodiment of Serial No. 229 939 and tested for Izod impact strength. The results are shown in Table 1 D. For a more complete comparison, Table 1 B of the second general embodiment records Izod's impact resistance of other proportions between the L-lactide and the DL lactide.
EXEMPLO 2 DEXAMPLE 2 D
Pesam-se para um balão de fundo redondo de 3 tubuladuras de 250 ml 10,96 g de D,L-láctídeo, 108,86 g de L-lactídeo e 5,27 g de poliéster segmentado Hytrel™ 4056 (Du Pont, um elastómero termoplástico). 0 poliéster segmentado do Kytrel 40*56 e um elastómero de poliester com um modulo de flexão em durómetro Shore D baixo, uma viscosidade em fusão alta, um índice por fusão de 7, uma densidade de 1,17, uma p.f. 3342? (16820), uma temperatura de amolecimento Vicat de 2342? (1122C) e uma temperatura de extrusão de 3402? a 4002? (l70°C a 20020). 0 balão está equipado com agitador mecânico e comWeigh into a 250 ml 3-neck round-bottom flask 10.96 g of D, L-lactide, 108.86 g of L-lactide and 5.27 g of segmented polyester Hytrel ™ 4056 (Du Pont, a thermoplastic elastomer). Kytrel 40 * 56 segmented polyester and a polyester elastomer with a low Shore D durometer flexure module, a high melt viscosity, a melt index of 7, a density of 1.17, a m.p. 3342? (16820), a Vicat softening temperature of 2342? (1122C) and an extrusion temperature of 3402? at 4002? (170 ° C to 20020). The balloon is equipped with a mechanical stirrer and
urna entrada e saída de nitrogénio. 0 conteúdo e aquecido através de um banho de óleo. 0 poliester segmentado HytrelT^ dissolve-se nos lactídeos fundidos a 1702^. Prepara-se uma solução de catalisador dissolvendo 10 ml de octanoato de estanho bivalente em 60 ml de tolueno e destilando 10 ml no tolueno. Injecta-se uma porção de 100 microlitros da solução do catalisador na solução de lactídeo e de poliester segmentado Hytrel Agit O.™ se a mistura sob nitrogénio a 155°C durante aproximadamente 64 horas.a nitrogen inlet and outlet. The contents are heated through an oil bath. 0 segmented polyester Hytrel T ^ dissolves in the molten lactide at 170 ^ 2. A catalyst solution is prepared by dissolving 10 ml of divalent tin octanoate in 60 ml of toluene and distilling 10 ml in toluene. A 100 microliter portion of the catalyst solution is injected into the lactated and segmented polyester solution Hytrel Agit O. ™ if the mixture is mixed under nitrogen at 155 ° C for approximately 64 hours.
A viscosidade aumenta rapidamente e a mistura torna-se turva. 0 produto é duro e opaco. Moldaram-se por compressão películas de 8 a 9 mil (200 a 230 yim) de espessura a 1555^ e mediram-se as propriedades de tracção, como está apresentado no Quadro 1 D.The viscosity increases rapidly and the mixture becomes cloudy. The product is hard and opaque. They are shaped by compressing films 8 to 9 mil (200-230 æm) in thickness at 155 ^ 5 and measured tensile properties are as shown in Table 1 D.
Moldaram-se por compressão placas de l/8 polegadas (aproximadamente 3,2 mm) de espessura e mediu-se a sua resistência a impacto de Izod usando um pêndulo de 2 libras (0,907 Kg) o 0s resultados estão registados no Quadro 1 D, onde se comparam os dados com um copolímero de polilactídeo semez mM lhante do Exemplo 1 D sem poliester, segmentado Hytrel e com dados para o chamado poliestireno de médio impacto, Exemplo 7D.1/8 inch (approximately 3.2 mm) thick plates were molded by compression and their Izod impact strength was measured using a 2-pound (0.907 kg) pendulum. The results are recorded in Table 1 D , which compares the data with a polylactide copolymer semez lar m m D of Example 1 without polyester, and Hytrel segmented data to the called medium impact polystyrene, Example 7D.
EXEMPLO 3 DEXAMPLE 3 D
Copolimerizam-se 800,0 g de L-lactídeo e 202,3 g de D,L-lactídeo racémico, usando 1,0 ml da solução de catalisador através de métodos semelhantes aos do Exemplo 2 D,800.0 g of L-lactide and 202.3 g of D, racemic L-lactide are copolymerized using 1.0 ml of the catalyst solution using methods similar to those of Example 2 D,
ΤΤΊ f / omitindo o poliester segmentado Hytrel . 0 copolímero de lactí deo é límpido e incolor. Numa polimerização separada polimerizam-se por fusão 104,0 g de L-lactídeo, usando 100 microlitros de catalisador. 0 polímero (L-PLA) é branco, cristalino e quebra-se facilmente quando golpeado.ΤΤΊ f / omitting Hytrel segmented polyester. The lactide copolymer is clear and colorless. In a separate polymerization, 104.0 g of L-lactide are polymerized by melting, using 100 microliters of catalyst. The polymer (L-PLA) is white, crystalline and breaks easily when struck.
Aqueceu-se um moinho de dois rolos aquecido electricamente 3752^ (19O2C), seguidamente ligam-se sobreA 375 2 ^ (19O 2 C) electrically heated two-roller mill was heated, then
- 97 lac-- 97 lac-
o rolo 8,4 g de poliester, segmentado Hytrel 1 e 19,2 g de L-PLA. A esta mistura adicionou-se 172,4 do copolímero de tídeo<> A mistura torna-se facilmente homogénea e é removida dos rolos, moldada e ensaiada, como no Exemplo 2 D. Os dados estão registados no Quadro 1 D.the roll 8.4 g of polyester, segmented Hytrel 1 and 19.2 g of L-PLA. To this mixture was added 172.4 of the tide copolymer <> The mixture becomes easily homogeneous and is removed from the rolls, molded and tested, as in Example 2 D. The data are recorded in Table 1 D.
EXEMPLO 4 D copolímero de lactídeo do Exemplo 3 D, 80 g o L-PLA do Exemplo 3 D, 10 g, e 10 g de poliester segmentado TMEXAMPLE 4 D lactide copolymer of Example 3 D, 80 g the L-PLA of Example 3 D, 10 g, and 10 g of segmented polyester TM
4056 Hytrel sao combinados num moinho de dois rolos, confor me descrito anteriormente no Exemplo 3 D. Testou-se a combinaçao como antes. Os dados estão registados no Quadro 1 D.4056 Hytrel are combined in a two-roller mill, as described previously in Example 3 D. The combination was tested as before. The data are recorded in Table 1 D.
EXEMPLO 5 DEXAMPLE 5 D
Combinaram-se 100 g da combinação do Exemplo 3 D com mais 20 g de poliester segmentado 4056 Hytrel . A combinação misturou-se facilmente sobre o rolo e era aparentemente bastante compatível. Mediram-se as propriedades físicas conforme descrito anteriormente e registaram-se no Quadro 1 D.100 g of the combination of Example 3 D was combined with an additional 20 g of 4056 Hytrel segmented polyester. The combination easily mixed on the roll and was apparently quite compatible. Physical properties were measured as described above and recorded in Table 1 D.
EXEMPLOS 6 D e 7 DEXAMPLES 6 D and 7 D
Testou-se poliestireno cristal e poliestireno de médio imposto típicos e usaram-se para controlos comparativos.Typical crystal polystyrene and medium tax polystyrene were tested and used for comparative controls.
Os resultados acima mencionados indicam clara mente que podem modificar os polílactídeos para resistência ao impacto. As combinações proporcionaram resistências ao impacto de Izod significativamente mais elevadas do que o controle de poliestireno cristal e deram resistências ao impacto ligeiramente mais baixas ou equivalentes comparadas com o poliestireno de medio impacto. Os peritos na técnica reconhecerão que os dados de resistência ao impacto no Quadro 1 D podem sér melhorados ainda mais optimizando a quantidade e tipo de modificador de impacto.The above-mentioned results clearly indicate that they can modify polylactides for impact resistance. The combinations provided Izod's impact strengths significantly higher than the control of crystal polystyrene and gave slightly lower or equivalent impact strengths compared to medium impact polystyrene. Those skilled in the art will recognize that the impact resistance data in Table 1 D can be further improved by optimizing the amount and type of impact modifier.
- 98 Uma vez que se mostrou anteriormente na terceira forma de concretização geral, acima descrita, que os poliláctídeos sao compatíveis por combinação com numerosos outros componentes e termoplásticos, o processo de modificação dos polilactídeos para conferir resistência ao impacto é genérico para misturas de polilactídeos e elastémeros que sejam compatíveis em fusão. Do mesmo modo, os peritos na técnica reconhecerão que os dados do Quadro 1 D melhorarão quando as com binaçoes forem moldadas por injecção, como oposição a moldagem por compressão, já que a primeira induz frequentemente a orien tações das espécies e, consequentemente, um profundo melhoramento na resistência ao impacto.- 98 Since polylactides were previously shown in the third general embodiment described above to be compatible in combination with numerous other components and thermoplastics, the process of modifying polylactides to provide impact resistance is generic for polylactide mixtures and elastomers that are compatible in fusion. Likewise, those skilled in the art will recognize that the data in Table 1 D will improve when the combinations are injection molded, as opposed to compression molding, since the former often induces orientations of the species and, consequently, a profound improvement in impact resistance.
6D(i) 000 422 (6.118) 3,2 1842? (267.245) 0,186D (i) 000 422 (6,118) 3.2 1842? (267,245) 0.18
VISAW
ΟΟ
VJVJ
Ο ΟΟ Ο
ιό οιό ο
V!V!
VV
C0C0
ΙΌΙΌ
VV
VISAW
VOGRANDFATHER
V co •V co •
σ>σ>
ν σ>ν σ>
VISAW
Γ'ύ σι σιΓ'ύ σι σι
ΟΟ
100100
(i) Amostra de comparaçao, poliestireno cristal, indice dc fusão (j) Amostra de comparaçao, poliestireno de médio impacte.(i) Comparison sample, crystal polystyrene, melting index (j) Comparison sample, medium impact polystyrene.
HH
-J-J
PP
HH
-J-J
OO
O oO o
oO
-J-J
101 xo cri101 x cri
O oO o
H αH α
(continuação)(continuation)
Às composições são termoplásticos úteis que podem ser transformados por fusão através de processos convencionais, tais como extrusão e moldagem»Compositions are useful thermoplastics that can be melted by conventional processes, such as extrusion and molding »
As combinações usam, de preferência, uma mistura física de ácido poliláctico da formula I, em que n é um número inteiro entre 75 e 10 000; e um polímero compreendendo um poliéster segmentado. Uma composição útil é aquela em que o ácido poliláctico constitui 50 a 95 por cento em peso da composição. Uma composição preferida tem um conteúdo de ácido poliláctico de 70 a 80 por cento em peso.The combinations preferably use a physical mixture of polylactic acid of formula I, where n is an integer between 75 and 10,000; and a polymer comprising a segmented polyester. A useful composition is one in which polylactic acid constitutes 50 to 95 weight percent of the composition. A preferred composition has a polylactic acid content of 70 to 80 weight percent.
Duas formas de concretização do processo geral para produzir a composição incluem (l) combinação por fusão de PDA com um polímero compatível em fusão que proporciona resistência a impacto melhorada, tal como um poliéster segmentado, e (2) combinação por solução durante polimerização de PIA como no Exemplo 2 D, em que se dissolve poliéster segmentado Hytrel no PLAO 0 acido poliláctico proporcionado tem, de pre ferência, a formula I» Se se desejar pode-se adicionar plastificante em quantidades que confiram maleabilidade à combinação que é seleccionada do grupo constituído por monómeros de lactí deo, oligómero de ácido láctico, ácido láctico, e respectivas misturas . A adição do plastificante proporcionará propriedades físicas únicas adicionais, como se trata anteriormente na primeira, segunda e terceira forma de concretização geral» exame microscópico da mistura de poliéster segmentado Hytrel /-ácido poliláctico revelou que o poliester segmentado Hytrel disperso esta presente em pequenas extensões esféricas, de tamanho de poucos microns ou menos. Podem-se ajustar estas dimensões das extensões através das condiçoes de mistura tais como tempo, a velocidade de mistura e a temperatura.Two embodiments of the general process for producing the composition include (l) melt combination of PDA with a compatible melt polymer that provides improved impact resistance, such as a segmented polyester, and (2) solution combination during polymerization of PIA as in Example 2 D, in which segmented Hytrel polyester is dissolved in PLA The polylactic acid provided preferably has the formula I »If desired, plasticizer can be added in quantities that give malleability to the combination that is selected from the group consisting of lactide monomers, lactic acid oligomer, lactic acid, and mixtures thereof. The addition of the plasticizer will provide additional unique physical properties, as previously described in the first, second and third general embodiments »microscopic examination of the Hytrel segmented polyester / polylactic acid mixture revealed that the dispersed segmented Hytrel polyester is present in small spherical extensions , a few microns in size or less. These extension dimensions can be adjusted through mixing conditions such as time, mixing speed and temperature.
- ,102 --, 102 -
Consequentemente, por exemplo, o polímero ou polímeros adicionados ao ácido poliláctico devem ser geralmente de pequeno tamanho de extensão heterogénea, menos do que 10 microns, e podem ser submicróscopicos ou dissolvidos no áci do poliláctico. Adicionalmente, este modificador de impacto deve ser elastomérico.Consequently, for example, the polymer or polymers added to the polylactic acid should generally be small in size, heterogeneous in length, less than 10 microns, and may be submicroscopic or dissolved in the acid of the polylactic. In addition, this impact modifier must be elastomeric.
Embora nao se pretenda ficar restrito a qual quer teoria particular, acredita-se que a presente invenção proporciona uma matriz contínua de ácido poliláctico conténdo extensões microscópicas misturadas intimamente de poliéster TM segmentado Hytrel que agem como agentes de paragem de fissuras, uma vez que o ultimo é um elastómero termoplástico compatível com o ácido poliláctico.Although it is not intended to be restricted to any particular theory, it is believed that the present invention provides a continuous matrix of polylactic acid containing microscopic extensions intimately mixed of Hytrel segmented TM polyester that act as crack arresters, since the latter is a thermoplastic elastomer compatible with polylactic acid.
Para este fim, o modificador de impacto deve ser elastomérico e deve estar intimamente ligado ao ácido poliláctico sob a forma de uma fase heterogénea discreta. 0 polímero adicionado, o modificador de impacto, pode ser um elastómero termoplástico,' ou uma borracha com ligações cruzadas, para conseguir este comportamento elástico. Sao exemplos adequados os copolimeros de borracha natural e de estireno-butadieno.To this end, the impact modifier must be elastomeric and must be closely linked to polylactic acid in the form of a discrete heterogeneous phase. The added polymer, the impact modifier, can be a thermoplastic elastomer, or a crosslinked rubber, to achieve this elastic behavior. Suitable examples are natural rubber and styrene-butadiene copolymers.
Num teste de material colocado em água durante cinco meses, o material tornou-se quebradiço em comparação com um material nao exposto a aguao Adicionalmente, a agua tornou-se ácida indicando uma decomposição química do acido poliláctico dando ácido láctico. Foi também evidente que o ácido poliláctico isolado se degradava mais rapidamente do que a mistura de poliéster segmentado Hytrel /acido poliláctico. Deste modo, pode-se usar igualmente poliéster segmentado Hytrel para atrasar a velocidade de degradaçao do acido poliláctico.In a test of material placed in water for five months, the material became brittle compared to a material not exposed to water o Additionally, the water became acidic indicating a chemical decomposition of the polylactic acid giving lactic acid. It was also evident that the isolated polylactic acid degraded more quickly than the Hytrel segmented polyester / polylactic acid mixture. In this way, Hytrel segmented polyester can also be used to delay the degradation rate of polylactic acid.
Pode-se adicionar um terceiro componente ciue seja comnatível com os outros componentes referidos ante- 103A third component can be added that is compatible with the other components mentioned above.
riormente, para conseguir uma compatibilidade melhorada. Deste modo, quando o acido poliláctico e o modificador de impacto possuem uma fraca compatibilidade, pode-se adicionar um tercei· ro componente para melhorar a compatibilidade. Este terceiro componente é normalmente adicionado quando for compatível com os outros dois individualmente, e quando os outros dois, o ácido poliláctico e o modificador de impacto, não forem muito com patíveis. Consegue-se o efeito desejado aumentando a ligação interfacial entre o ácido poliláctico e o modificador de impacto elastomérico. No entanto, o que é surpreendente é a vasta extensão de compatibilidade do ácido poliláctico com outros tipos de polímeros, tanto polares como não polares. Esta circunstância pode ser referida na terceira forma de concretização geral.earlier to achieve improved compatibility. Thus, when polylactic acid and impact modifier have poor compatibility, a third component can be added to improve compatibility. This third component is usually added when it is compatible with the other two individually, and when the other two, the polylactic acid and the impact modifier, are not very compatible. The desired effect is achieved by increasing the interfacial bond between polylactic acid and the elastomeric impact modifier. However, what is surprising is the vast extent of compatibility of polylactic acid with other types of polymers, both polar and non-polar. This circumstance can be referred to in the third general embodiment.
As composições aqui inseridas podem ser processadas através de transformação por fusão em artigos de manufactura tais como contentores, talheres, tabuleiros, pratos, chávenas, tabuleiros de uso único, seringas, tabuleiros médicos e semelhantes. As composiçoes sao particularmente uteis para artigos de uso unico ou com'um curto perrodo de vida util antes de serem rejeitados.The compositions inserted here can be processed by melt transformation into articles of manufacture such as containers, cutlery, trays, plates, cups, single-use trays, syringes, medical trays and the like. The compositions are particularly useful for articles of single use or with a short period of useful life before being discarded.
Embora a invenção tenha sido acima descrita com referência a vários exemplos'e formas de concretização específicas, deverá ser compreendido que a invenção não está limitada a tais exemplos e formas de concretização ilustradas e pode ser praticada de várias formas dentro do âmbito das reivindicações apresentadas seguidamente.Although the invention has been described above with reference to several specific examples and embodiments, it should be understood that the invention is not limited to such illustrated examples and embodiments and can be practiced in various ways within the scope of the claims set out below .
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PT9159889A PT91598B (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF DEGRADABLE LACTIDE THERMOPLASTICS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PT9159889A PT91598B (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF DEGRADABLE LACTIDE THERMOPLASTICS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PT91598A PT91598A (en) | 1991-04-18 |
| PT91598B true PT91598B (en) | 1995-05-31 |
Family
ID=20084565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PT9159889A PT91598B (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF DEGRADABLE LACTIDE THERMOPLASTICS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PT (1) | PT91598B (en) |
-
1989
- 1989-08-31 PT PT9159889A patent/PT91598B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PT91598A (en) | 1991-04-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| FG3A | Patent granted, date of granting |
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| MM3A | Annulment or lapse |
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