促進和控制聚合物的降解的方法和系統技術方案

提供了用于根據最終應用和環境條件制備、工程化和加工降解促進聚合物的系統和方法。該系統和方法包括將降解促進劑結合、共混和混配到聚合物材料中。該降解促進的聚合物材料可以被模塑來產生所需的最終產品，在最終產品暴露于特定應用環境時，該降解促進的聚合物的降解速率與不具有結合的降解促進劑的投入聚合物的降解速率相比較可以被增強。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開大體涉及用于促進和控制聚合物的降解的方法和系統。具體而言，本公開涉及在聚合物的應用壽命周期內和應用后壽命周期內促進和控制該聚合物的降解的方法和系統。
技術介紹
石油是當前用于生產聚合物的主要化學原料。來源于這一商品的塑料是來自于不可持續的來源，并且在填埋中在生物可降解性或可堆肥性上無法滿足社會、政治、法規以及環境要求。
技術實現思路
本專利技術提供了用于促進和控制聚合物的降解的方法和系統。具體而言，提供了用于在聚合物的應用壽命周期內和應用后壽命周期內促進和控制該聚合物的降解的方法和系統。具體來說，本文描述的方法和系統涉及根據所需最終應用和環境條件通過將一種或多種降解促進劑和其他投入物結合到可降解聚合物中、與之混合、用所述一種或多種降解促進劑和其他投入物對其進行加工、與之共混和/或與之混配來制備降解增強的聚合物和聚合物材料(在本文中被稱為“一種降解促進的聚合物”或“多種降解促進的聚合物”)。當暴露于特定應用環境時，降解促進的聚合物的降解速率與投入的沒有結合試劑的可降解聚合物的降解相比較可以被增強。降解促進的聚合物可以各種形式產生：例如，它們可以中間體形式例如球粒或薄片產生；它們可以被擠出為最終產品，例如凝膠、涂層、薄膜、絲線或膠粘劑；或它們可以通過壓模擠出或擠出到模具中以產生最終制品，如
板或其他結構構件。降解促進的聚合物的中間體形式(球粒、薄片或其他形式)可以通過模塑、成形或加工(例如，熱壓成形、吹塑、擠出或注塑等)的各種其他方法來利用，以產生最終產品，例如注塑制品(例如，塑料刀具、園藝栽培器皿等)，薄膜，瓶子或擠出制品。本文描述的實施方案允許合理利用各種投入物和工藝來制備和工程化降解促進的聚合物，以使得降解促進的聚合物可以根據目標應用要求及其給定環境條件來降解。該投入物可以包括例如可降解的聚合物、蛋白質或其他聚合物材料，降解促進劑，填料，改性劑以及其他組分(如滑爽劑、UV穩定劑、潤濕劑、抗沖擊改性劑等)。具有促進的降解特性的這些降解促進的聚合物可以適用于例如水性或非水性環境、堆肥堆積物或常規被潤濕和/或暴露于陽光中并且需要有改善的、可編程的或受控制的降解周期的任何環境。本文描述的實施方案可以提供用于材料、產品和包裝的聚合物，這些材料、產品和包裝促進和滿足更為環境友好的聚合物的可持續性策略。此外，本文描述的實施方案提供多種行業中要求的可降解性。本文描述的實施方案提供對于指定環境中的最終應用滿足行業可降解性要求的聚合物，并且這些聚合物是所需的。因此，促進和控制聚合物的降解可以是有用且有益的。本文描述的實施方案能夠促進、增強或控制許多聚合物(在本文中被稱為“可降解聚合物”)的降解速率。例如，許多可降解聚合物含有酯鍵，并且當這些鍵斷裂時，該材料降解。可降解聚合物可以包括：例如聚乳酸(PLA)；聚羥基鏈烷酸(PHA)聚合物，其包括例如聚羥基丁酸酯(PHB)、聚乙醇酸(PGA)等；以及其他聚酯，包括例如聚丁烯琥珀酸(PBS)等。一些可降解聚合物可以通過有機原料(如玉米)的生物轉化來產生并且其他聚合物可以是基于石油的，并且另外的其他聚合物可以是兩者的組合。天然存在的填料例如有機纖維以及一些無機填料例如碳酸鈣和硫酸鈣(兩者都可以是可生物降解的)可以混配到可降解聚合物(例如PHA和/或其他聚酯)中，以改進可降解聚合物或降解促進的聚合物的機械特性或熱特性。本文描述的實施方案還涉及根據其最終應用要求和環境條件來制備、工
程化、加工和/或混配降解促進聚合物。更確切地說，本文描述的實施方案涉及根據最終應用要求和環境條件來將可降解聚合物與降解促進劑共混和混配在一起，所述降解促進劑被設計為促進所得降解促進的聚合物的降解。另外，本公開涉及通過利用可以被改性的可降解聚合物來促進和控制降解促進的聚合物的降解。應理解，可降解聚合物和所得降解促進的聚合物兩者都可以是聚合物的共混物、聚合物和蛋白質的共混物、包含鍵合的聚合物和非聚合物材料的混雜材料、和/或上述任何項的復合物。在一些實施方案中，為了滿足加工需要以及預期應用或適用環境條件的物理和/或降解要求的目的，可降解聚合物可以例如通過將它們與其他聚合物、填料或添加劑共混和/或組合來改性。另外，本文描述的實施方案結合使用可能改性或不改性或者增容或不增容的填料。這類填料可以是無機填料(例如，碳酸鈣、玻璃等)或有機填料(例如，木材、亞麻、大麻、禽類羽毛以及其他有機材料)。在一個實施方案中，降解促進的聚合物材料可以被工程化來用于溫度高于例如約22℃的環境以及潮濕環境，例如園藝栽培器皿，其中降解促進的聚合物的降解可以在其首次使用時開始并且在將植物種植到地里時加速。在另一個實施方案中，降解促進的聚合物材料可以被工程化來充當承壓防潮材料，所述承壓防潮材料被要求在水性流體或酸性鹽水流體中在例如約60℃的溫度下，在例如約21天內，降解例如約90％，其中該降解在與環境首次接觸時開始。在另一個實施方案中，降解促進的聚合物材料可以被工程化來通過在其上涂布降解促進的聚合物來減少金屬的生物污垢。該降解促進的聚合物還可以用于其他應用，例如作為保護性涂層或薄膜，其在水性或潮濕環境中的降解時間短于非降解促進的聚合物。本文描述的方法和系統可以允許通過結合、加工、混配或共混一個或多個類型和量的投入物(包括，例如可降解聚合物、降解促進劑、可以影響降解速率的其他聚合物或聚合物材料、填料和/或添加劑)來工程化降解促進的聚合
物，所述投入物可以被選擇為能實現降解促進的聚合物的所要求的或所需的物理、化學或其他特性，并且可以滿足所述應用的環境、降解和其他要求或條件。另外，可降解聚合物與降解促進劑的混配可以通過利用連續混配/擠出工藝例如雙螺桿混配機/擠出機來實現。另外，對于混配可降解聚合物與降解促進劑的連續工藝，可以管理該混配的合適的方式、順序、步驟和控制以在不分解降解促進劑的情況下實現降解促進劑的，尤其是，均勻的分布和分派(disbursement)。可以使得降解促進劑在可降解聚合物的整個聚合物結構中進行緊密接觸，以便更好地控制降解。可降解聚合物與降解促進劑之間的這種緊密接觸可以提高所得降解促進的聚合物的降解速度。例如，可以減少降解(例如含有酯鍵的聚合物的水解)所需要的活化能。在一個實施方案中，將可降解聚合物與適當的量和類型的降解促進劑例如酸性部分混配，以獲得降解促進的聚合物。在一些實施方案中，其中可以添加降解促進劑的可降解聚合物可以包括例如PHA聚合物，包括例如聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)。在一些實施方案中，其中可以添加降解促進劑的可降解聚合物可以包括例如其他可降解酯聚合物，例如聚丁二酸丁二酯和聚己酸內酯。在一個實施方案中，降解促進劑可以與針對特定物理特性而共混的兩種或更多種可降解聚合物(例如PHA聚合物)的共混物混配。該共混物可以包括例如聚乳酸和聚乙醇酸共混物、聚乳酸和聚羥基丁酸酯共混物、具有不同基礎聚合物特性的聚乳酸聚合物的共混物等。在一個實施方案中，降解促進劑可以混配到至少一種可降解聚合物和至少一種不可降解聚合物的共混物中，以使得在完成降解過程之后，不可降解聚合物的基質可以保持完整。在一個實施方案中，降解促進劑可以是結合到可降解聚合物中的酸性部分，所述可降解聚合本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于促進聚合物的降解的方法，其包括：將可降解聚合物和降解促進劑混配以產生降解促進的聚合物其中所述聚合物包括PHA聚合物，并且降解促進劑包括酸性部分，所述酸性部分包括有機酸或路易斯酸。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.08.08 US 61/863,6511.一種用于促進聚合物的降解的方法，其包括：將可降解聚合物和降解促進劑混配以產生降解促進的聚合物其中所述聚合物包括PHA聚合物，并且降解促進劑包括酸性部分，所述酸性部分包括有機酸或路易斯酸。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述有機酸包括草酸、己二酸、琥珀酸、乳酸以及檸檬酸。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述路易斯酸包括以鹽遞送的Cu2+、Zn2+、Mg2+。4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括乙烯基聚合物。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括聚酯聚合物。6.如權利要求1所述的方法，其包括：將兩種或更多種聚合物共混在一起；以及將所述聚合物的共混物與所述降解促進劑混配。7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括至少一種可降解聚合物和至少一種不可降解聚合物。8.一種用于促進聚合物的降解的方法，其包括：將石油基聚合物和降解促進劑混配以產生降解促進的聚合物，其中所述石油聚合物包括乙烯基化合物和/或烯烴。9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述降解促進劑包括UV增強劑。10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述UV增強劑包括銳鈦礦氧化鈦和氧化鋅中的至少一種，所述乙烯基化合物包括聚氯乙烯，并且所述烯烴包括聚丙烯。11.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述降解促進劑包括UV增強劑和酸性部...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅杰·皮爾遜，
申請(專利權)人：阿斯彭研究公司，
類型：發明
國別省市：美國;US