可生物降解的聚合物和複合物的製作方法
2023-10-09 02:56:09
專利名稱：可生物降解的聚合物和複合物的製作方法
技術領域：
用於工業發明的本專利申請涉及熱塑性聚合物和聚合物複合物領域，其中熱塑性聚合物和聚合物複合物含有具有碳碳雙鍵(-C = C-)和/或碳碳單鍵(-C-C-)的烴鏈，並具體涉及一種使由具有烴鏈的所述熱塑性聚合物和複合物得到的產品生物降解的方法。
背景技術：
在具有烴鏈的熱塑性聚合物中，SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、SIS (苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)、SIBS (苯乙烯-異戊二烯，丁二烯-苯乙烯)嵌段共聚物及其相關的氫化衍生物(SEBS、SEPS等)通常用具有低含量芳香族產品的鏈烷烴礦物油進行增塑。所述嵌段共聚物可以適當地使用有機或無機類型的多種添加劑、負荷劑(loads)、 增強劑、顏料等進行調配，並且通過複合工序形成在很多工業行業中使用的複合物，例如鞋、汽車組件、玩具、密封件等。作為熱塑性彈性材料，與硫化彈性體相比，所述複合物具有相當多的實用的優點； 因此它們的應用在持續增長，降低了網狀橡膠的市場份額。對於主要由烯烴單體衍生得到的硫化彈性產品也為常見的問題之一是生物降解性較差。事實上，由碳碳單鍵(-C-C-)形成的主聚合鏈幾乎不會受到環境中微生物的侵襲； 而在同一聚合鏈中同時存在的不飽和鍵，如碳碳雙鍵(-C = C-)，並沒有從根本上改變聚合物的生物降解特性。礦物油——在很多情況下它是聚烯烴聚合物分子的必不可少的增塑劑——的加入使上述情形變得更壞，因為其結構基本由(-C-C-)鍵組成，並且其僅有的不飽和度僅在於其芳香特性，所以在生物學上非常穩定。具有有機基結構的增塑劑、填充劑或負荷劑，如從各種各樣的植物有機體(大豆、 玉米、亞麻等)中提取的油類以及澱粉和纖維素的使用，有助於解決這類由礦物增塑劑產生的問題，即人體接觸和生物降解性問題。同一申請人的國際專利申請W02008/087675和W02009/15^70很好地描述了關於前述問題的現有技術狀況。無論如何，前述兩篇專利申請中描述的複合物根據ISO 14855 的方法不是可生物降解的；因為聚合物的基料限制了這些產品的種類並給予其本質理化特性，該基料不會經歷明顯的生物降解，如在標準規定的確定時間段內達到90%的生物降解。同一申請人的歐洲專利申請No. 10188829. 5公開了一種在短時間內使聚合材料生物降解的酶促法，其向該聚合材料中添加了植物油和有機負荷劑及植物來源的填充劑。 但是，前述專利申請的規律只有在聚合物及其複合物不含大量的礦物油時才有效。遺憾的是，目前可用的商業產品都以10 40%的水平含有高含量的礦物油，這是因為與用植物油生產的相應材料相比，這些產品的理化特性仍然處於一個更高的水平，所以源自減少這些產品對環境的汙染程度的問題仍舊具有極大的商業價值。EP1441031公開了一種生產具有烷基_羥基_羧基特性的特定脂肪族線性聚酯的合成方法，其使用一種特定基因進行合成，並將該基因插入到用於合成所述聚酯的酵母細胞中。事實上，其為一種類似於由乳酸或羥基丁酸形成的聚酯的聚合物，因此，其很容易生物降解。US 5，703，160公開了一種可熱成型的可生物降解的聚酯組合物，其是通過組合下列三種必要成分得到的1- 一種澱粉成分，其是由不同提取、組合和化學改性方法得到的；2-—種可生物降解的聚酯，其是由乳酸、羥基丁酸、羥基丙酸等衍生得到的；3- 一種羥基羰酸鹽，其為乳酸鈉型或類似鹽。眾所周知，聚酯不包含難以生物降解的含有碳碳雙鍵或碳碳單鍵的烴鏈。相反，聚酯包含或多或少容易發生水解的極性基團。另外，根據其結構中的單體，可生物降解的聚酯的生產也沒有使用特殊添加劑。前述兩件專利中所提及的產品是一個典型的例子。因此， 其成品聚酯產品在沒有酵母存在時也可生物降解。
發明內容
本發明的目的是通過公開一種使由熱塑性聚合物和聚合物複合物獲得的最終產品生物降解的方法來消除現有技術中的弊端，其中熱塑性聚合物和聚合物複合物含有具有碳碳雙鍵C = C和/或碳碳單鍵C-C的烴鏈、並經過如鏈烷烴礦物油的礦物型增塑劑的改性。這個目的已經根據本發明，使用隨附的獨立權利要求1中描述的特徵而達到了。在從屬權利要求中公開了有利的實施方式。本發明公開了一種創新的使熱塑性聚合物產品生物降解的方法，其中熱塑性聚合物產品含有具有碳碳雙鍵C = C和碳碳單鍵C-C的烴鏈並且經過礦物來源的油的增塑，而且不含如增塑劑和植物負荷劑的有機添加劑。實際上，在本發明的複合物中可能存在的植物產品只是加速了生物降解的進程。本發明的方法規定了向前述聚合物產品中添加啤酒酵母或天然酵母(yeast mother)或兩者的混合物。從而獲得了最終含有酵母的聚合物材料基料產品，只要在合適的堆肥設施(composting installations)中處理該材料，酵母就能在一段合理的時間內使其生物降解。在混合和熔化原材料以得到複合物前，可以通過向原材料中加入酵母的方式來得到含有酵母的產品。或者，可以在聚合物複合工序前加入酵母的方式來得到含有酵母的複合物。眾所周知，通常呈顆料狀的複合物是經過擠出或模製工序來得到最終產品的。在這種情況下，可以在擠出或模製工序過程中加入酵母以獲得含有酵母的最終產品。加入到複合物中的啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物的重量百分比濃度相對於複合物總重量為0. 5 % 10 %，優選1 % 4 %。如果以 4%的濃度加入啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物，則如SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、或SEBS (氫化了不飽和脂肪鏈的SBS嵌段共聚物)的彈性複合物或如SIS(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)並包括它的氫化同系物的聚合物產品——在它們的配方中都含有礦物油——根據IS014855的方法都是可以生物降解的。
根據聚合物的類型、礦物油的量和植物產品或其衍生物的可能存在情況，所需的生物降解的時間是大不相同的。複合物中可能存在的植物產品及它們的衍生物只會影響分解反應的速度而不會影響最終的生物降解結果，該生物降解結果與其無關。具有飽和碳質結構的烴類聚合物與具有不飽和碳質結構的聚合物相比，需要更長的生物降解時間。這種情形在聚合物主結構中含有碳以外的其它原子時更加複雜，因為官能團的類型對其生物降解的速度或多或少具有積極的影響。在所有情況下，在典型的堆肥設施條件下，經常觀察到對聚合物材料的大量侵襲。 啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物在 4%的範圍內的量只稍微改變材料生物降解的時間。來自不同生產工藝的各種類型的啤酒酵母或天然酵母都可以使用。在任何情況下，本發明所使用的酵母都是以固體形式提供的一般性商業啤酒酵母或天然酵母，通常為低水分含量的粉末。
具體實施例方式 以下為根據本發明的可生物降解複合物的一些實例。
實施例1 (複合物-EL1/35/000)
權利要求
1.一種使由熱塑性聚合物的複合物獲得的最終產品生物降解的方法，其中所述熱塑性聚合物是含有具有碳碳雙鍵(-C = C-)和/或碳碳單鍵(-C-C-)的烴鏈、並用包括鏈烷烴礦物油的礦物類增塑劑添加劑改性的聚合物，該方法包含如下步驟-向所述熱塑性聚合物的複合物中添加啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物，以獲得含有啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物的最終產品；和-在堆肥設施中對所述最終產品進行生物降解。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於該熱塑性聚合物的複合物中所述啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物的重量百分比濃度相對於複合物總重量為 4%。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特徵在於所述熱塑性聚合物是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBQ嵌段共聚物、或苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIQ嵌段共聚物、 或苯乙烯-丁二烯，異戊二烯-苯乙烯(SBIQ嵌段共聚物。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於所述嵌段共聚物的中間嵌段丁二烯、異戊二烯或兩者的混合物是經過氫化的，包括苯乙烯-乙烯，丁烯-苯乙烯(SEBQ嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯，丙烯-苯乙烯(SEPS)嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯，乙烯，丙烯-苯乙烯 (SEEPS)嵌段共聚物。
5.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於在混合和熔化形成複合物的原料之前，向所述原料中添加所述的啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物，以獲得含有所述啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物的產品。
6.根據權利要求1 4中任一項所述的方法，其特徵在於在複合工序前，向形成複合物的原料中添加所述的啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物，以獲得含有所述啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物的複合物。
7.根據權利要求1 4中任一項所述的方法，其特徵在於在擠出或模製過程中，向形成最終聚合物產品的複合物中添加所述啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物，以在模製後獲得含有所述啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物的最終聚合物產品。
全文摘要
本發明公開了一種可生物降解的聚合物和複合物以及使聚合物產品生物降解的方法，其規定了向形成所述聚合物產品的聚合物或複合物中添加啤酒酵母或天然酵母或兩者的混合物。
文檔編號C08J11/10GK102250380SQ201110094109
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月13日 優先權日2010年4月16日
發明者B·卡爾迪納利 申請人:泰克諾費爾姆股份公司