Деградируемый полимер жевательной резинки

Деградируемый полимер жевательной резинки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к деградируемому полимеру жевательной резинки по п.1 формулы изобретения.

Предшествующий уровень техники

В патенте США 5672367 описан биологически деградируемый эластомер жевательной резинки. Термин "эластомер" обычно определяется как биологически деградируемые полимеры на основе сложного эфира, полученные посредством полимеризации одного или нескольких циклических сложных эфиров. В этом патенте приводятся два конкретных примера.

В примере 1 описан аморфный некристаллизуемый сополимер, который состоит из 80 моль % L-лактида и 20 моль % D-лактида и который был получен путем полимеризации в расплаве с размыканием кольца в присутствии 0,1 мас.% октоата олова в качестве катализатора. К этому полимеру добавляли 20 мас.% эпсилон-капролактона, и затем смесь нагревали до 150°С. К этой гомогенной смеси снова добавляли 0,1 мас.% октоата олова в качестве катализатора, после чего полимеризацию завершали. Полученный полимер имел температуру стеклования (ДСК, скорость нагревания 10°С/мин) 15°С.

В примере 3 описан аморфный некристаллизуемый сополимер, состоящий из 25 моль % L-лактида, 25 моль % D-лактида и 50 моль % эпсилон-капролактона, который был получен путем полимеризации в расплаве с размыканием кольца в присутствии 0,1 мас.% октоата олова в качестве катализатора. Полученный полимер имел температуру стеклования (ДСК, скорость нагревания 10°С/мин) -10°С.

Было установлено, что оба эти полимера отличались тем, что органолептические ощущения при их жевании были почти такими же, как и при жевании стандартной жевательной резинки.

Однако недостаток вышеупомянутых полимеров заключался в том, что свойства указанных полимеров отличались от свойств эластомеров стандартной жевательной резинки, например, таких как структура самих полимеров, и особенно при их введении в композиции стандартной жевательной резинки.

В WO 01/47368 описана жевательная резинка, содержащая биологически деградируемый сополимер, полученный путем полимеризации двух различных мономеров, первого мономера, который полимеризуется посредством поликонденсации, и второго мономера, который действует как ингибитор кристаллизации сополимера. Однако проблема, связанная с использованием описанного сополимера, заключается в том, что эластомерные свойства полученного полимера отличаются от свойств стандартной жевательной резинки. Поэтому очевидно, что очень трудно получить полностью биологически деградируемую жевательную резинку на основе описанного сополимера, на что указывает тот факт, что в этом примере описывается только частично биологически деградируемая жевательная резинка.

Целью настоящего изобретения является получение полимера жевательной резинки, обладающего свойствами, сравнимыми со свойствами эластомеров стандартной жевательной резинки, относящимися как к самому полимеру, так и к его взаимодействию с ингредиентами жевательной резинки, введенными в композицию жевательной резинки.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к деградируемому полимеру жевательной резинки, где указанный деградируемый полимер представляет собой полимер, полимеризованный из

по крайней мере, одного трифункционального или более высокофункционального инициатора,

по крайней мере, двух различных мономеров, образующих основную цепь полимера, и

по крайней мере, одного мономера, выбранного из группы, состоящей из карбонатных мономеров.

В соответствии с настоящим изобретением, полученный полимер обладает эластомерными свойствами, подходящими для жевательной резинки.

В соответствии с настоящим изобретением была получена полимерная структура, которая является наиболее подходящей для полимера/эластомера жевательной резинки.

В соответствии с настоящим изобретением было установлено, что для получения конечного продукта с улучшенными свойствами при введении в жевательную резинку полимера, предпочтительно эластомера, необходима определенная степень разветвленности основной цепи. Кроме того, было установлено, что во избежание образования очень большого числа индуцированных разветвленностью поперечных связей, степень разветвленности должна тщательно регулироваться.

В соответствии с настоящим изобретением, неожиданно было установлено, что такой баланс между разветвленностью/образованием поперечных связей может регулироваться путем создания подходящей пары "инициатор - карбонатный мономер". При таком создании пар одним из наиболее важных "факторов регуляции" является коррекция относительных концентраций инициаторов и карбонатного мономера.

Кроме того, относительная концентрация может быть модифицирована с учетом структуры инициатора. Чем выше функциональность инициатора, тем ниже концентрация карбонатного мономера.

В соответствии с настоящим изобретением, термин "гиперразветвленный", предпочтительно, означает, что такая структура разветвленности имеет скорее дендритный, чем гребнеобразный характер. То есть, разветвления, отходящие от других разветвлений, подобны дереву, а не просто множеству отдельных разветвлений, отходящих от четко определенного сегмента основной цепи (гребнеобразное разветвление). Следовательно, гиперразветвление может быть определено как "разветвление дендритного типа". Разветвление в данной системе является промежуточной стадией, приводящей к образованию поперечных связей. Молекулы сначала становятся разветвленными, а затем, когда разразветвление одной молекулы вступает в реакцию с разразветвлением другой молекулы, образуется поперечная связь. В промежуточных стадиях этого процесса присутствуют как разветвленные, так и сшитые молекулы. Специалисту в данной области будут понятны процессы разветвления и образования поперечных связей, различия между дендритным и гребнеобразным разветвлением. Подробное описание дендритного разветвления по сравнению с разветвлением другого типа можно найти в следующем руководстве: Odian G. "Principles of Polymerization", 3rd Ed., Wiley-Interscience, New York, NY (1991); р.17.

Предпочтительно, указанные, по крайней мере, два различных мономера являются циклическими.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, два различных мономера, образующих основную цепь полимера, включают, по крайней мере, один мономер основной цепи и, по крайней мере, один сомономер основной цепи.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один сомономер основной цепи вносит разупорядоченность в мономерную цепь основной цепи.

В соответствии с настоящим изобретением было установлено, что основная цепь включает, по крайней мере, два различных мономера.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один сомономер основной цепи является эффективным для введения аморфных областей в мономерную цепь основной цепи.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, два различных мономера, образующих основную цепь полимера, выбраны из группы лактоновых мономеров.

В одном из вариантов осуществления изобретения, лактоновые мономеры выбраны из группы, состоящей из ε-капролактона, δ-валеролактона, γ-бутиролактона и β-пропиолактона. Такими лактонами также являются ε-капролактоны, δ-валеролактоны, γ-бутиролактоны или β-пропиолактоны, замещенные одним или несколькими алкильными или арильными заместителями у любого некарбонильного атома углерода на кольце, включая соединения, в которых два заместителя присутствуют на одном и том же атоме углерода.

Примерами лактонов, описанных выше, являются, но не ограничиваются ими, ε-капролактон, трет-бутилкапролактон, дзета-энантолактон, дельта-валеролактоны, моноалкил-дельта-валеролактоны, например монометил-, моноэтил-, моногексил-дельта-валеролактоны и т.п.; моноалкил-, диалкил- и триалкил-эпсилонкапролактоны, например монометил-, моноэтил-, моногексил-, диметил-, ди-н-пропил-, ди-н-гексил-, триметил-, триэтил-, три-н-эпсилон-капролактоны, 5-нонилоксепан-2-он, 4,4,6- или 4,6,6-триметилоксепан-2-он, 5-гидроксиметилоксепан-2-он и т.п.; бета-лактоны; например бета-пропиолактон, бета-бутиролактон, гамма-лактоны, например гамма-бутиролактон или пивалолактон; дилактоны, например лактид, дилактиды; гликолиды, например тетраметилгликолиды и т.п.; кетодиоксаноны, например 1,4-диоксан-2-он, 1,5-диоксепан-2-он и т.п. Лактоны могут состоять из оптически чистых изомеров либо из двух или более различных оптических изомеров, либо они могут состоять из смесей изомеров.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один мономер основной цепи включает ε-капролактон.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, ε-капролактон выбран как основной мономер основной цепи, что является гарантией того, что этот главный компонент основной цепи будет иметь достаточно низкую Tg.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один мономер основной цепи имеет Tg ниже -40°С, предпочтительно ниже -50°С.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один сомономер основной цепи включает δ-валеролактон.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, δ-валеролактон образует подходящий сомономер основной цепи. Более того, было установлено, что требования низкой Tg, предъявляемые к этому сомономеру, могут быть несколько снижены по сравнению с требованиями, предъявляемыми к главному мономеру основной цепи.

Также следует отметить, что Tg сомономера или сомономеров несколько увеличивается с увеличением концентрации.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный биологически деградируемый полимер полимеризуется посредством катализируемого металлом размыкания кольца.

Предпочтительно карбонатный мономер выбран из группы, состоящей из триметиленкарбоната, 5-алкил-1,3-диоксан-2-она, 5,5-диалкил-1,3-диоксан-2-она или 5-алкил-5-алкилоксикарбонил-1,3-диоксан-2-она.

Примерами подходящих циклических карбонатов являются этиленкарбонат, 3-этил-3-гидроксиметилтриметиленкарбонат, пропиленкарбонат, триметиленкарбонат, монокарбонат триметилолпропана, 4,6-диметил-1,3-пропиленкарбонат, 2,2-диметилтриметиленкарбонат и 1,3-диоксепан-2-он и их смеси.

В соответствии с настоящим изобретением может быть использовано несколько различных карбонатных мономеров. Предпочтительным карбонатным мономером является триметиленкарбонат (ТМС).

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один мономер, выбранный из группы, состоящей из карбонатных мономеров, обеспечивает средство для введения дополнительных разветвлений и/или поперечных связей в эластомерный полимер в процессе полимеризации с размыканием кольца.

В соответствии с настоящим изобретением, циклический карбонат в смеси мономеров позволяет точно регулировать степень разветвленности и число поперечных связей в конечном полимере. Механизм, посредством которого циклический карбонатный мономер влияет на образование поперечных связей, основан на хорошо известной тенденции металлических катализаторов, неограничивающим примером которых является октоат олова(2), инициировать реакции переэтерификации и перекарбоксилирования (переноса межмолекулярной цепи на полимер) в процессе полимеризации.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один трифункциональный или более высокофункциональный инициатор включает полиол.

В соответствии с настоящим изобретением, взаимодействие между полиоловым инициатором и карбонатным мономером обеспечивает нужную степень разветвленности полученного биологически деградируемого полимера.

В другом своем аспекте, настоящее изобретение относится к получению звездообразных полимеров.

Примерами предпочтительных полифункциональных инициаторов являются, но не ограничиваются ими, глицерин, триметилолпропан, пентаэритритол, дипентаэритритол, этоксилированные или пропоксилированные полиамины и другие молекулы с множеством гидроксильных или других реакционноспособных групп, и их смеси.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения, предпочтительными инициаторами являются триметилолпропан и пентаэритритол.

В одном из вариантов осуществления изобретения, деградируемый полимер жевательной резинки полимеризуют из

примерно 20-80 мас.%, по крайней мере, одного мономера основной цепи,

примерно 19,5-79,5 мас.%, по крайней мере, одного сомономера основной цепи и

примерно 0,5-25 мас.%, по крайней мере, одного мономера, выбранного из группы, состоящей из карбонатных мономеров.

В одном из вариантов осуществления изобретения, деградируемый полимер жевательной резинки, кроме того, полимеризуют из примерно 0,01-1,0 мас.%, по крайней мере, одного инициатора.

В одном из вариантов осуществления изобретения, свойства полимера жевательной резинки корректируют путем выбора полифункционального инициатора соответствующего порядка.

Чем выше функциональность инициатора, тем меньше требуется карбоната для обеспечения нужного уровня гиперразветвления и образования поперечных связей.

В одном из вариантов осуществления изобретения, реологические свойства деградируемого полимера регулируют путем коррекции функционального числа инициаторов.

Кроме того, было установлено, что увеличение функциональности инициатора приводит к улучшению консистенции и/или к улучшению профиля высвобождения ингредиентов жевательной резинки при введении в нее полимера.

Молекулярная масса лактонового мономера должна составлять 50-16000 г/моль, предпочтительно 100-3000 г/моль.

Молекулярная масса карбонатного мономера должна составлять 50-15000 г/моль, предпочтительно 100-2300 г/моль.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанные ингредиенты жевательной резинки включают флаворанты.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанные флаворанты содержат природные и синтетические флаворанты в виде природных растительных компонентов, эфирных масел, эссенций, экстрактов, порошков, включая кислоты и другие вещества, способные влиять на вкусовые характеристики.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка содержит флаворант в количестве от 0,01 до примерно 30 мас.% от общей массы жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка содержит флаворант в количестве от 0,2 до примерно 4 мас.% от общей массы жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный флаворант содержит водорастворимые ингредиенты.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный водорастворимый флаворант содержит кислоты.

В соответствии с настоящим изобретением было получено неожиданное начальное высвобождение кислот.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный флаворант содержит нерастворимые в воде ингредиенты.

В одном из вариантов осуществления изобретения, ингредиенты указанной жевательной резинки включают подсластители.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный подсластитель включает объемные подсластители.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка включает объемные подсластители в количестве от примерно 5 до примерно 95 мас.% жевательной резинки, обычно от примерно 20 до примерно 80 мас.% жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный подсластитель включает высокоинтенсивные подсластители.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанные высокоинтенсивные подсластители включают сукралозу, аспартам, соли ацесульфама, алитам, сахарин и его соли, цикламиновую кислоту и ее соли, глицирризин, дигидрохальконы, тауматин, монеллин, стериозид, взятые отдельно или в комбинации.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка включает высокоинтенсивные подсластители в количестве от примерно 0 до примерно 1 мас.% жевательной резинки, обычно в количестве от примерно 0,05 до примерно 0,5 мас.% жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка содержит, по крайней мере, один мягчитель.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанный, по крайней мере, один мягчитель содержит талловое масло, гидрогенизированное талловое масло, гидрогенизированные и частично гидрогенизированные растительные масла, масло какао, моностеарат глицерина, триацетат глицерина, лецитин, различные воски, моно-, ди- и триглицериды, ацетилированные моноглицериды, жирные кислоты, такие как стеариновая, пальмитиновая, олеиновая и линолевая кислоты, и их смеси.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка включает мягчители в количестве от примерно 0 до примерно 18 мас.% жевательной резинки, обычно от примерно 0 до примерно 12 мас.% жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, ингредиенты указанной жевательной резинки включают активные ингредиенты.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанные активные ингредиенты выбраны из группы, состоящей из ацетаминофена, ацетилсалицилсира, бупренорфина, бромгексина, целкоксиба, кодеина, дифенгидрамина, диклофенака, эторикоксиба, ибупрофена, индометацина, кетопрофена, лумиракоксиба, морфина, напроксена, оксикодона, парекоксиба, пироксикама, псевдоэфедрина, рофекоксиба, теноксикама, трамадола, вальдекоксиба, карбоната кальция, магалдрата, дисульфирама, бупропиона, никотина, азитромицина, кларитромицина, клотримазола, эритромицина, тетрациклина, гранисетрона, ондансетрона, прометазина, трописетрона, бромфенирамина, цетеризина, леко-цетеризина, хлорциклизина, хлорфенирамина, хлорфенирамина, дифенгидрамина, доксиламина, фенофенадина, гуаифенезина, лоратидина, дес-лоратидина, фенилтолоксамина, прометазина, пиридамина, терфенадина, троксерутина, метилдопы, метилфенидата, хлорида бензалкония, хлорида бензетидина, хлорида цетилпиридиния, хлоргексидина, экабет-натрия, галогенперидола, аллопуринола, колхинина, теофиллина, пропанолола, преднизолона, преднизона, фторида, мочевины, миконазола, актота, глибенкламида, глипизида, метформина, миглитола, репаглинида, розиглитазона, апоморфина, циалиса, силденафила, варденафила, дифеноксилата, симетикона, циметидина, фамотидина, ранитидина, ратинидина, цетризина, лоратадина, аспирина, бензокаина, декстрометорфана, эфедрина, фенилпропаноламина, псевдоэфедрина, цизаприда, домперидона, метоклопрамида, ацикловира, диоктилсульфосукцината, фенолфталеина, альмотриптана, элетриптана, эрготамина, мигеи, наратриптана, ризатриптана, суматриптана, зольмитриптана, солей алюминия, солей кальция, солей железа, солей серебра, солей цинка, амфотерицина В, хлоргексидина, миконазола, триамцинолонацетонида, мелатонина, фенобарбитала, кофеина, бензодиазепинера, гидроксизина, мепробамата, фенотиазина, буклизина, брометазина, циннаризина, циклизина, дифенгидрамина, дименгидрината, буфломедила, амфетамина, кофеина, эфедрина, орлистата, фенилэфедрина, фенилпропаноламина, псевдоэфедрина, сибутрамина, кетоконазола, нитроглицерина, нистатина, прогестерона, тестостерона, витамина В12, витамина С, витамина А, витамина D, витамина Е, пилокарпина, аминоацетата алюминия, циметидина, эзомепразола, фамотидина, ланзопразола, оксида магния, низатида и/или ратинидина или их производных и смесей.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка по существу не содержит биологически недеградируемых полимеров.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, два или более циклических сложных эфиров выбраны из группы, состоящей из гликолидов, лактидов, лактонов, циклических карбонатов или их смесей.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанные лактоновые мономеры выбраны из группы, состоящей из ε-капролактона, δ-валеролактона, γ-бутиролактона и β-пропиолактона. Такими лактонами также являются ε-капролактоны, δ-валеролактоны, γ-бутиролактоны или β-пропиолактоны, замещенные одним или несколькими алкильными или арильными заместителями у любых не-карбонильных атомов углерода на кольце, включая соединения, в которых два заместителя присутствуют на одном и том же атоме углерода.

В одном из вариантов осуществления изобретения, карбонатный мономер выбран из группы, состоящей из триметиленкарбоната, 5-алкил-1,3-диоксан-2-она, 5,5-диалкил-1,3-диоксан-2-она, 5-алкил-5-алкилоксикарбонил-1,3-диоксан-2-она, этиленкарбоната, 3-этил-3-гидроксиметила, пропиленкарбоната, монокарбоната триметилолпропана, 4,6-диметил-1,3-пропиленкарбоната, 2,2-диметилтриметиленкарбоната и 1,3-диоксепан-2-она и их смесей.

В одном из вариантов осуществления изобретения, циклическими сложноэфирными полимерами и их сополимерами, полученными в результате полимеризации циклических эфирных мономеров, являются, но не ограничиваются ими, поли(L-лактид); поли(D-лактид); поли(D,L-лактид); поли(мезолактид); поли(гликолид); поли(триметиленкарбонат); поли(эпсилон-капролактон); сополимер L-лактида и D,L-лактида; сополимер L-лактида и мезолактида; сополимер L-лактида и гликолида; сополимер L-лактида и триметиленкарбоната; сополимер L-лактида и эпсилон-капролактона; сополимер D,L-лактида и мезолактида; сополимер D,L-лактида и гликолида; сополимер D,L-лактида и триметиленкарбоната; сополимер D,L-лактида и эпсилон-капролактона; сополимер мезолактида и гликолида; сополимер мезолактида и триметиленкарбоната; сополимер мезолактида и эпсилон-капролактона; сополимер гликолида и триметиленкарбоната; и сополимер гликолида и эпсилон-капролактона.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанная жевательная резинка включает наполнитель.

Если это необходимо, то композиция для основы жевательной резинки может включать один или несколько наполнителей/структурообразователей, включая, например, карбонат магния и кальция, сульфат натрия, измельченный известняк, соединения силикатов, такие как силикат магния и алюминия, каолин и глина, оксид алюминия, оксид кремния, тальк, оксид титана, моно-, ди- и трикальцийфосфаты, полимеры целлюлозы, такие как древесина, и их комбинации.

В одном из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка содержит наполнитель в количестве от примерно 0 до примерно 50 мас.% жевательной резинки, а обычно от примерно 10 до примерно 40 мас.% жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка содержит, по крайней мере, один краситель.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка может содержать красители и отбеливатели, такие как красители и лаки типа FD&C, фруктовые и растительные экстракты, диоксид титана и их комбинации. Другими подходящими компонентами основы жевательной резинки являются антиоксиданты, например бутилированный гидрокситолуол (BHT), бутилгидроксианизол (ВНА), пропилгаллат и токоферолы, и консерванты.

В одном из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка имеет внешнее покрытие.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанное внешнее покрытие является твердым.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанным твердым покрытием является покрытие, выбранное из группы, состоящей из сахарного покрытия и несахарного покрытия и их комбинаций.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанное твердое покрытие содержит 50-100 мас.% полиола, выбранного из группы, состоящей из сорбита, мальтита, маннита, ксилита, эритритола, лактита и изомальтита.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанным внешним покрытием может быть пищевая пленка, содержащая, по крайней мере, один компонент, выбранный из группы, состоящей из пищевого пленкообразующего агента и воска.

В одном из вариантов осуществления изобретения, пленкообразующий агент выбран из группы, состоящей из производного целлюлозы, модифицированного крахмала, декстрина, желатина, шеллака, аравийской камеди, зеина, растительной камеди, синтетического полимера и любой их комбинации.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанное внешнее покрытие содержит, по крайней мере, один дополнительный компонент, выбранный из группы, состоящей из связующего агента, влагоабсорбирующего компонента, пленкообразующего агента, диспергирующего агента, средства, уменьшающего липкость, наполнителя, флаворанта, красителя, фармацевтически или косметически активного компонента, липидного компонента, восксодержащего компонента, сахара, кислоты и агента, способного ускорять деградацию деградируемого полимера после жевания.

В еще одном варианте осуществления изобретения, указанное внешнее покрытие является мягким покрытием.

В одном из вариантов осуществления изобретения, указанное мягкое покрытие включает вещество для покрытий, не содержащее сахара.

В одном из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка содержит полимеры или смолы, обычно используемые в жевательных резинках.

В одном из вариантов осуществления изобретения, по крайней мере, один биологически деградируемый полимер составляет, по крайней мере, 5% от полимеров жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, все биологически деградируемые полимеры, присутствующие в жевательной резинке, составляют, по крайней мере, 25%, предпочтительно, по крайней мере, 50% от полимеров жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, биологически деградируемые полимеры, содержащиеся в жевательной резинке, составляют, по крайней мере, 80%, предпочтительно, по крайней мере, 90% от полимеров жевательной резинки.

В одном из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка содержит, по крайней мере, один биологически деградируемый сополимер на основе сложного эфира, образующий пластификатор жевательной резинки, и, по крайней мере, один стандартный биологически недеградируемый эластомер.

В соответствии с настоящим изобретением, биологически деградируемый полимер настоящего изобретения может служить заменителем обычной природной или синтетической смолы.

В одном из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка содержит, по крайней мере, один биологически деградируемый сополимер на основе сложного эфира, образующий эластомер жевательной резинки, и, по крайней мере, одну стандартную биологически недеградируемую природную или синтетическую смолу.

В соответствии с настоящим изобретением, биологически деградируемый полимер настоящего изобретения может служить заменителем стандартного низкомолекулярного или высокомолекулярного эластомера.

В одном из вариантов осуществления изобретения, жевательная резинка содержит

по крайней мере, один биологически деградируемый эластомер в количестве от примерно 0,5 до примерно 70 мас.% жевательной резинки,

по крайней мере, один биологически деградируемый пластификатор в количестве от примерно 0,5 до примерно 70 мас.% жевательной резинки, и

по крайней мере, один ингредиент жевательной резинки, выбранный из группы, состоящей из мягчителей, подсластителей, флаворантов, активных ингредиентов и наполнителей в количестве от примерно 2 до примерно 80 мас.% жевательной резинки.

Описание графического материала

Настоящее изобретение более подробно описано ниже со ссылками на чертежи, где

на фиг.1 проиллюстрирована реакция перекарбонизации в процессе катализируемой октоатом олова полимеризации с размыканием кольца;

на фиг.2-5 и 10-12 проиллюстрированы различные оцененные структурные свойства полученного биологически деградируемого полимера жевательной резинки;

на фиг.6-9 проиллюстрированы оцененные LVR-свойства полученных полимеров, введенных в жевательную резинку, которые были оценены во время жевания в течение 15, 30, 60 и 120 секунд, соответственно.

На фиг.13-16 проиллюстрированы свойства высвобождения ингредиентов полученных полимеров при их введении в жевательную резинку.

Подробное описание изобретения

Нижеследующие примеры осуществления настоящего изобретения не ограничивают объема изобретения и приводятся лишь в целях его иллюстрации.

Если не оговорено особо, то используемый здесь термин "молекулярная масса" означает среднечисленную молекулярную массу (Mn).

Было неожиданно обнаружено, что биологически деградируемые эластомеры, подходящие для получения композиции основы жевательной резинки, могут быть получены посредством катализируемой металлом полимеризации с размыканием кольца с использованием комбинации инициатора, содержащего трифункциональный или более высокофункциональный полиол, и смеси циклических мономеров, включая лактоны, и, по крайней мере, одного циклического карбонатного мономера. Эти полимеры обладают превосходными эластомерными свойствами благодаря тому факту, что они представляют собой некристаллизуемые полимеры с температурой стеклования ниже комнатной температуры и являются гиперразветвленными или содержат небольшое число поперечных связей, а именно эти свойства придают им превосходную эластичность и способность к упругоэластичному восстановлению.

Для придания полимерам настоящего изобретения конкретных свойств была разработана стратегия отбора различных мономеров. Требование некристалличности достигается путем использования двух или нескольких мономеров, которые могут включаться в полимерную цепь приблизительно в произвольной последовательности, что создает разупорядоченность в данной основной цепи. Кристаллизация также затрудняется из-за создания точки разветвления, вводимой трифункциональным или более высокофункциональным полиоловым инициатором. Мономер, являющийся главным компонентом основной цепи, который также должен иметь очень низкую температуру стеклования гомополимера, выбирают из семейства алифатических лактонов, неограничивающим примером которого является ε-капролактон. Сополимер или сополимеры, используемые для внесения разупорядочения в данную структуру, также должны быть выбраны из семейства алифатических лактонов, но при этом они должны отличаться от главного мономерного компонента. Репрезентативным, но не ограничивающим, примером мономера, подходящего для использования вместе с главным мономерным компонентом, является δ-валеролактон.

Важным и, вероятно, наиболее неожиданным открытием настоящего изобретения явился тот факт, что добавление небольшого количества карбонатного мономера, неограничивающим примером которого является 1,3-диоксан-2-он (триметиленкарбонат), обеспечивает средства введения дополнительного разветвления и/или образования поперечных связей в эластомерном полимере в процессе полимеризации с размыканием кольца. Действительно, уровень циклического карбоната в мономерной смеси обеспечивает точный контроль за степенью разветвленности и образования поперечных связей в конечном полимере. Механизм, с помощью которого циклический карбонатный мономер способствует образованию поперечных связей, основан на известной тенденции металлических катализаторов, неограничивающим примером которых является октоат олова, промотировать реакции переэтерификации и перекарбонизации (межмолекулярной передачи цепи на полимер) в процессе полимеризации.

Реакция перекарбонизации лактоновых и карбонатных мономеров в процессе катализируемой октоатом олова полимеризации с размыканием кольца проиллюстрирована на фиг.1.

Этот механизм схематически проиллюстрирован на чертежах. На фиг.1 показаны молекулы звездообразного полимера с тремя разветвлениями, полученного из трифункционального полиолового инициатора (I), такого как триметилолпропан. Основная цепь этих полимеров состоит из произвольно введенных мономерных звеньев ε-капролактона и триметиленкарбоната, а концы каждого разветвления либо несут станнилэфирную группу, активирующую полимеризацию и указанную в (1), либо гидроксильную группу, не активирующую полимеризацию и указанную в (2). Переэтерификация (перекарбонизация) предусматривает реакцию станнилэфирной группы одной цепи с внутренней сложноэфирной (карбонатной) связью другой цепи. В (3) проиллюстрирована реакция перекарбонизации между молекулами, обозначенными (1) и (2), в результате чего было получено промежуточное соединение (3). Это промежуточное соединение может деградировать с образованием двух различных продуктов, поскольку карбонатная связь имеет две различных ацилкислородных связи, которые могут быть разорваны. Путь разложения, схематически проиллюстрированный на этой схеме, является одним из самых важных, поскольку он приводит к образованию новой молекулы (4), в которой соединяются две точки разветвления инициатора. Эта молекула образуется на очень ранних стадиях гиперразветвления. Поскольку все время происходят аналогичные реакции, то образуется все больше и больше разветвлений и система, в конечном счете, становится сшитой. Степень сшивания зависит от парциальной загрузки циклического карбонатного мономера и от степени полимеризационного превращения. Альтернативный путь разложения, который не был проиллюстрирован, не приводит к разветвлению и сшиванию. Кроме того, в отсутствии карбонатного мономера разветвление и сшивание не происходит.

Молекула (5) представляет собой другой неразветвленный сополимер.

Трифункциональными или более высокофункциональными полиоловыми инициаторами, используемыми в настоящем изобретении, являются глицерин, триметилолпропан, пентаэритритол, дипентаэритритол, этоксилированные или пропоксилированные полиамины. Предпочтительными инициаторами являются триметилолпропан и пентаэритритол.

Мономер, представляющий собой главный компонент основной цепи, и сомономер или сомономеры, используемые для придания молекуле разупорядоченности, могут быть выбраны из одной и той же группы. Эта группа включает ε-капролактон, δ-валеролактон, γ-бутиролактон и β-пропиолактон. Такими лактонами также являются ε-капролактоны, δ-валеролактоны, γ-бутиролактоны или β-пропиолактоны, замещенные одним или несколькими алкильными или арильными заместителями у любых не-карбонильных атомов углерода на кольце, включая соединения, в которых два заместителя присутствуют на одном и том же атоме углерода. Предпочтительным главным мономерным компонентом является ε-капролактон. Предпочтительным сомономером является δ-валеролактон.

Карбонатными мономерами, используемыми в настоящем изобретении, являются триметиленкарбонат, 5-алкил-1,3-диоксан-2-он, 5,5-диалкил-1,3-диоксан-2-он или 5-алкил-5-алкилоксикарбонил-1,3-диоксан-2-он. Предпочтительным карбонатным мономером является триметиленкарбонат.

В общих чертах, уровень сшивания и уровень гиперразветвления должны быть примерно одинаковыми, то есть если один из них является высоким или низким, то другой должен быть таким же.

В общих чертах, чем больше отношение карбонатный мономер/инициатор, тем выше уровень гиперразветвления и сшивания.

В процессе полимеризации при высокой температуре небольшая часть полимерных цепей содержит катализатор как часть своей структуры. Этот катализатор передается от цепи к цепи при быстром наступлении равновесия химической реакции. Очевидно, что после полимеризации, охлаждения и обработки полимера катализатор уже не является частью полимерной структуры.

Пример 1

Получение смолы

Образец смолы получали с использованием цилиндрического стеклянного 10-литрового экспериментального реактора с рубашкой, снабженного стеклянной стержневой мешалкой с тефлоновыми лопастями и донным спуском. Нагревание содержимого реактора проводили путем циркуляции силиконового масла, доведенного до 130°С с помощью термостата, через внешнюю рубашку. D,L-лактид (4,877 кг, 33,84 моль) загружали в реактор и расплавляли путем нагревания до 140°С в течение 6 часов. После полного расплавления D,L-лактида температуру понижали до 130°С и в реактор загружали октоат олова (2) (1,79 г, 4,42 х 10^-3