EA039308B1 - Degradable polymer and method of production thereof - Google Patents
Degradable polymer and method of production thereof Download PDFInfo
- Publication number
- EA039308B1 EA039308B1 EA201991087A EA201991087A EA039308B1 EA 039308 B1 EA039308 B1 EA 039308B1 EA 201991087 A EA201991087 A EA 201991087A EA 201991087 A EA201991087 A EA 201991087A EA 039308 B1 EA039308 B1 EA 039308B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- polymer composition
- degradable polymer
- additive
- amount
- weight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к полимерной композиции, в частности к разлагаемой композиции с регулируемой скоростью разложения и улучшенными свойствами материала, а также к способу ее получения.The present invention relates to a polymer composition, in particular to a degradable composition with a controlled degradation rate and improved material properties, as well as to a method for its preparation.
Полимерные материалы имеют многочисленные преимущества и могут представлять собой прочные химически и биологически инертные материалы при относительно низкой стоимости. К сожалению, многие из указанных характеристик делают затруднительной их утилизацию без нанесения глубокого ущерба окружающей среде. Низкая стоимость и благоприятные механические свойства часто позволяют использовать полимерные материалы в течение очень короткого срока службы. Это приводит к быстрому накоплению отходов, которые являются инертными по отношению к большинству физических и химических видов воздействия, которому они подвергаются в процессе традиционной утилизации (например, при захоронении на мусорных полигонах).Polymeric materials have numerous advantages and can be durable, chemically and biologically inert materials at a relatively low cost. Unfortunately, many of these characteristics make it difficult to dispose of them without causing deep damage to the environment. The low cost and favorable mechanical properties often allow the use of polymeric materials for a very short service life. This leads to a rapid accumulation of wastes that are inert to most of the physical and chemical stresses they are exposed to during traditional disposal (eg landfills).
По мере того как человечество становится более осведомленным о своем воздействии на климат, экосистемы и планету в целом, возрастает потребность в уменьшении количества неразлагаемых отходов, утилизируемых на мусорных полигонах. Соответственно растет спрос на разлагаемые альтернативы для традиционных полимерных материалов. В частности, существует большой спрос на разлагаемые полимерные композиции, из которых могут быть сформованы листы и пленки для применения в разнообразных обычных изделиях, таких как упаковки.As humanity becomes more aware of its impact on climate, ecosystems and the planet as a whole, there is an increasing need to reduce the amount of non-degradable waste disposed of in landfills. Accordingly, there is a growing demand for degradable alternatives for traditional polymeric materials. In particular, there is a strong demand for degradable polymer compositions that can be formed into sheets and films for use in a variety of conventional articles such as packaging.
Разработан ряд разлагаемых полимерных композиций. Однако существуют значительные недостатки, связанные с указанными традиционными разлагаемыми полимерами. Традиционные разлагаемые полимеры (такие как алифатические сложные полиэфиры) обычно оказываются более сложными и затруднительными для переработки, в результате чего уменьшается производительность. Указанные материалы имеют значительно более высокую плотность и меньшую прочность, чем традиционные неразлагаемые товарные полимеры.A number of degradable polymer compositions have been developed. However, there are significant drawbacks associated with these conventional degradable polymers. Traditional degradable polymers (such as aliphatic polyesters) tend to be more complex and difficult to process, resulting in decreased productivity. These materials have a significantly higher density and lower strength than traditional non-degradable commercial polymers.
В патенте США № 4016117 раскрыто применение биоразлагаемых материалов-наполнителей, таких как крахмал, и автоокисляющихся веществ, таких как жир, которые при воздействии переходных металлов в почве образуют пероксиды, которые воздействуют на связи между атомами углерода в смоле.US Pat. No. 4,016,117 discloses the use of biodegradable filler materials, such as starch, and auto-oxidizing agents, such as fat, which, when exposed to transition metals in soil, form peroxides that attack the bonds between carbon atoms in the resin.
В патенте США № 4931488 раскрыто добавление биологически разлагаемого вещества (крахмала), соединения железа (FeOH(стеарат)2) и жирной кислоты или сложного эфира жирной кислоты (например, соевого масла, которое представляет собой смесь сложных эфиров жирных кислот) в термопластический полимер. Получаемая в результате пластическая композиция разлагается под действием тепла, и/или ультрафиолетового излучения, и/или солнечного излучения. Указанные композиции имеют недостатки, представляющие собой скорости абиотического разложения и биоразложения.US Pat. No. 4,931,488 discloses adding a biodegradable substance (starch), an iron compound (FeOH(stearate) 2 ), and a fatty acid or fatty acid ester (eg, soybean oil, which is a mixture of fatty acid esters) to a thermoplastic polymer. The resulting plastic composition decomposes under the action of heat and/or ultraviolet radiation and/or solar radiation. These compositions have disadvantages in terms of abiotic degradation and biodegradation rates.
Соответственно оказывается желательным предложение разлагаемых полимерных композиций и способа их получения, которые решают по меньшей мере некоторые из проблем предшествующего уровня техники, или по меньшей мере предложение их применимых в промышленности альтернатив.Accordingly, it is desirable to provide degradable polymer compositions and a process for their preparation that address at least some of the problems of the prior art, or at least to provide industrially applicable alternatives.
Кроме того, признак настоящего изобретения заключается в том, что содержащие добавки пластмассы на основе полиолефинов до начала разложения могут быть переработаны в существующих схемах переработки полиолефинов.It is also a feature of the present invention that additive-containing polyolefin-based plastics can be recycled in existing polyolefin recycling schemes prior to degradation.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена разлагаемая полимерная композиция, содержащая (a) полиолефин;According to a first aspect of the present invention, there is provided a degradable polymer composition comprising (a) a polyolefin;
(b) два или более соединений переходных металлов в суммарном количестве от 0,15 до 0,6 мас.%, где соединения переходных металлов содержат фрагмент стеарат;(b) two or more transition metal compounds in a total amount of from 0.15 to 0.6 wt.%, where the transition metal compounds contain a stearate moiety;
(c) моно- или полиненасыщенную С14-С24-карбоновую кислоту в количестве от 0,04 до 0,08 мас.%; и (d) синтетический каучук в количестве от 0,04 до 0,2 мас.%;(c) mono - or polyunsaturated C14-C24-carboxylic acid in an amount of from 0.04 to 0.08 wt.%; and (d) synthetic rubber in an amount of 0.04 to 0.2% by weight;
где переходные металлы в двух или более соединениях переходных металлов содержат (i) железо, марганец и медь, или (ii) марганец и медь, или (iii) железо и марганец.where the transition metals in two or more transition metal compounds contain (i) iron, manganese and copper, or (ii) manganese and copper, or (iii) iron and manganese.
Согласно одному варианту первого аспекта разлагаемая полимерная композиция дополнительно содержит (e) сухой крахмал в количестве вплоть до 20 мас.%; и/или (f) оксид кальция в количестве вплоть до 1 мас.%; и/или (g) фенольный антиоксидантный стабилизатор в количестве вплоть до 0,2 мас.%.According to one variant of the first aspect, the degradable polymer composition further comprises (e) dry starch in an amount of up to 20 wt.%; and/or (f) calcium oxide in an amount up to 1% by weight; and/or (g) a phenolic antioxidant stabilizer in an amount of up to 0.2% by weight.
Согласно еще одному варианту первого аспекта полиолефин содержит этиленовый и/или пропиленовый мономеры и необязательно дополнительно содержит мономеры, выбранные из списка, который составляют ацетат, винилацетат, метилметакрилат, виниловый спирт и акриловая кислота.According to another embodiment of the first aspect, the polyolefin contains ethylene and/or propylene monomers and optionally additionally contains monomers selected from the list of acetate, vinyl acetate, methyl methacrylate, vinyl alcohol and acrylic acid.
Согласно еще одному варианту первого аспекта полиолефин выбран из полиэтилена низкой плотности (LDPE), линейного полиэтилена низкой плотности (LLDPE), полиэтилена высокой плотности (HDPE), полиэтилена средней плотности (MDPE), полиэтилена очень низкой плотности (VLDPE), этиленвинилацетата (EVA), этиленвинилового спирта (EVOH), этилен-метилметакрилатного сополимераAccording to another embodiment of the first aspect, the polyolefin is selected from low density polyethylene (LDPE), linear low density polyethylene (LLDPE), high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene (MDPE), very low density polyethylene (VLDPE), ethylene vinyl acetate (EVA) , ethylene vinyl alcohol (EVOH), ethylene-methyl methacrylate copolymer
- 1 039308 (EMMA) и сополимера этилена и акриловой кислоты (ЕАА).- 1 039308 (EMMA) and a copolymer of ethylene and acrylic acid (EAA).
Согласно еще одному варианту первого аспекта указанная композиция разлагается в течение не более чем 90 сут на воздухе.According to another variant of the first aspect, said composition decomposes within no more than 90 days in air.
Согласно еще одному варианту первого аспекта массовое отношение стеарата железа и стеарата марганца к стеарату меди составляет от 4:1 до 8:1.According to another variant of the first aspect, the mass ratio of iron stearate and manganese stearate to copper stearate is from 4:1 to 8:1.
Согласно еще одному варианту первого аспекта композиция содержит фенольный антиоксидантный стабилизатор.According to another variant of the first aspect, the composition contains a phenolic antioxidant stabilizer.
Согласно еще одному варианту первого аспекта композиция дополнительно содержит цветную добавку, предпочтительно технический углерод или оксид титана.According to another variant of the first aspect, the composition further comprises a color additive, preferably carbon black or titanium oxide.
Согласно еще одному варианту первого аспекта моно- или полиненасыщенная C14-С24-карбоновая кислота представляет собой линейную C16-С20-карбоновую кислоту, предпочтительно олеиновую кислоту.According to another variant of the first aspect mono - or polyunsaturated C 1 4-C 2 4-carboxylic acid is a linear C 16 -C 20 -carboxylic acid, preferably oleic acid.
Согласно еще одному варианту первого аспекта синтетический каучук содержит ненасыщенный полимер, предпочтительно сополимер стирол-изопрен-стирол, предпочтительнее смесь сополимеров стирол-изопрен-стирол и стирол-изопрен.According to another variant of the first aspect, the synthetic rubber contains an unsaturated polymer, preferably a styrene-isoprene-styrene copolymer, more preferably a mixture of styrene-isoprene-styrene and styrene-isoprene copolymers.
Согласно еще одному варианту первого аспекта композиция содержит (b) два или более стеаратов переходных металлов в суммарном количестве от 0,2 до 0,3 мас.%; и/или (c) мононенасыщенную линейную С16-С20-карбоновую кислоту в количестве от 0,04 до 0,06 мас.%; и/или (d) синтетический каучук в количестве от 0,08 до 0,12 мас.%; и/или (e) сухой крахмал в количестве от 0,1 до 0,4 мас.%; и/или (f) оксид кальция в количестве от 0,1 до 0,3 мас.%; и/или (g) фенольный антиоксидантный стабилизатор в количестве от 0,02 до 0,15 мас.%.According to another variant of the first aspect, the composition contains (b) two or more transition metal stearates in a total amount of from 0.2 to 0.3 wt.%; and/or (c) monounsaturated linear C 16 -C 20 -carboxylic acid in an amount of from 0.04 to 0.06 wt.%; and/or (d) synthetic rubber in an amount of 0.08 to 0.12% by weight; and/or (e) dry starch in an amount of 0.1 to 0.4% by weight; and/or (f) calcium oxide in an amount of 0.1 to 0.3% by weight; and/or (g) a phenolic antioxidant stabilizer in an amount of 0.02 to 0.15% by weight.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложена аддитивная композиция для получения вышеуказанной разлагаемой полимерной композиции путем добавления в полиолефин, причем аддитивная композиция содержит два или более соединений переходных металлов, моно- или полиненасыщенную С14-С24-карбоновую кислоту, синтетический каучук, при этом аддитивная композиция дополнительно содержит полимерный носитель и предназначена для разбавления полиолефина при содержании от 1 до 20 мас.% аддитивной композиции в разлагаемой полимерной композиции.According to the second aspect of the present invention, an additive composition is provided for obtaining the above degradable polymer composition by adding to a polyolefin, wherein the additive composition contains two or more transition metal compounds, mono- or polyunsaturated C14-C 2 4-carboxylic acid, synthetic rubber, while the additive composition additionally contains a polymer carrier and is designed to dilute the polyolefin at a content of 1 to 20 wt.% of the additive composition in the degradable polymer composition.
Согласно одному варианту второго аспекта аддитивная композиция содержит сухой крахмал и/или оксид кальция и/или фенольный антиоксидантный стабилизатор.According to one variant of the second aspect, the additive composition contains dry starch and/or calcium oxide and/or a phenolic antioxidant stabilizer.
Согласно еще одному варианту второго аспекта аддитивная композиция предназначена для разбавления полиолефина при содержании от 1 до 4 мас.% аддитивной композиции в разлагаемой полимерной композиции.According to another variant of the second aspect, the additive composition is designed to dilute the polyolefin at a content of from 1 to 4 wt.% of the additive composition in the degradable polymer composition.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен способ получения вышеуказанной разлагаемой полимерной композиции, причем способ включает (i) получение вышеуказанной добавки посредством горячей экструзии в атмосфере азота полимерного носителя, двух или более соединений переходных металлов, моно- или полиненасыщенной С14-С24-карбоновой кислоты, синтетического каучука;According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing the above degradable polymer composition, the method comprising (i) obtaining the above additive by hot extrusion under nitrogen atmosphere of a polymer carrier, two or more transition metal compounds, a mono- or polyunsaturated C14-C2 4 -carboxylic acid , synthetic rubber;
(iii) смешивание добавки и полиолефина с получением смеси, содержащей от 1 до 20 мас.% добавки.(iii) mixing the additive and the polyolefin to obtain a mixture containing from 1 to 20% by weight of the additive.
Согласно одному варианту третьего аспекта стадия (i) включает получение добавки посредством горячей экструзии в атмосфере азота полимерного носителя, двух или более соединений переходных металлов, моно- или полиненасыщенной С14-С24-карбоновой кислоты, синтетического каучука и оксида кальция и/или фенольного антиоксидантного стабилизатора.According to one variant of the third aspect, stage (i) includes obtaining an additive by hot extrusion in a nitrogen atmosphere of a polymer carrier, two or more transition metal compounds, a mono- or polyunsaturated C 14 -C 24 carboxylic acid, synthetic rubber and calcium oxide and/or phenolic antioxidant stabilizer.
Согласно еще одному варианту третьего аспекта способ содержит дополнительную стадию (ii) добавления крахмала, причем стадию (ii) осуществляют перед стадией (iii) и после стадии (i).According to another variant of the third aspect, the method comprises an additional step (ii) of adding starch, wherein step (ii) is carried out before step (iii) and after step (i).
Согласно еще одному варианту третьего аспекта стадия (iii) включает смешивание добавки и полиолефина с получением смеси, содержащей от 1 до 4 мас.% добавки.According to another variant of the third aspect, stage (iii) includes mixing the additive and the polyolefin to obtain a mixture containing from 1 to 4 wt.% of the additive.
Согласно еще одному варианту третьего аспекта способ дополнительно включает формование разлагаемой полимерной композиции с получением пленки, имеющей толщину от 5 до 50 мкм, предпочтительно от 10 до 25 мкм.According to yet another embodiment of the third aspect, the method further comprises forming a degradable polymer composition to form a film having a thickness of 5 to 50 µm, preferably 10 to 25 µm.
Согласно еще одному варианту третьего аспекта пленка представляет собой композиционное изделие, дополнительно содержащее целлюлозную подложку.According to another variant of the third aspect, the film is a composite product, additionally containing a cellulose substrate.
Согласно еще одному варианту третьего аспекта способ дополнительно включает плоскощелевое экструзионное формование разлагаемой полимерной композиции с получением листа, имеющего толщину вплоть до 1000 мкм.According to yet another embodiment of the third aspect, the method further comprises flat die extrusion molding of a degradable polymer composition to form a sheet having a thickness of up to 1000 microns.
Согласно еще одному варианту третьего аспекта способ дополнительно включает инжекционное формование разлагаемой полимерной композиции с получением формованного пластмассового изделия.According to yet another embodiment of the third aspect, the method further includes injection molding a degradable polymer composition to form a molded plastic article.
Подробное описаниеDetailed description
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложена разлагаемая полимерная композиAccording to the first aspect of the present invention, a degradable polymer composition is provided.
- 2 039308 ция, содержащая (a) полиолефин;- 2 039308 containing (a) a polyolefin;
(b) два или более соединений переходных металлов в суммарном количестве от 0,15 до 0,6 мас.%;(b) two or more transition metal compounds in a total amount of 0.15 to 0.6% by weight;
(c) моно- или полиненасыщенную С14-С24-карбоновую кислоту или ее сложный эфир, ангидрид или амид в количестве от 0,04 до 0,08 мас.%;(c) mono - or polyunsaturated With 14 -C 24 -carboxylic acid or its ester, anhydride or amide in an amount of from 0.04 to 0.08 wt.%;
(d) синтетический каучук в количестве от 0,04 до 0,2 мас.%; и необязательно (e) сухой крахмал в количестве от 0 до 20 мас.%; и/или (f) оксид кальция в количестве от 0 до 1 мас.%; и/или (g) фенольный антиоксидантный стабилизатор в количестве от 0 до 0,2 мас.%;(d) synthetic rubber in an amount of 0.04 to 0.2% by weight; and optionally (e) dry starch in an amount of from 0 to 20 wt.%; and/or (f) calcium oxide in an amount of 0 to 1% by weight; and/or (g) a phenolic antioxidant stabilizer in an amount of 0 to 0.2% by weight;
причем два или более соединений переходных металлов выбраны из соединений железа, марганца, меди, кобальта и церия, при этом переходные металлы в двух или более соединениях переходных металлов являются различными.moreover, two or more transition metal compounds are selected from compounds of iron, manganese, copper, cobalt and cerium, while the transition metals in the two or more transition metal compounds are different.
Ниже приведено дальнейшее описание настоящего изобретения. В следующих разделах различные аспекты настоящего изобретения представлены более подробно. Каждый аспект, представленный таким образом, может быть объединен с любым другим аспектом или аспектами, если четко не указано другое условие. В частности, любой признак, указанный как предпочтительный или преимущественный, может быть объединен с любым другим признаком или признаками, указанными как предпочтительные или преимущественные.The following is a further description of the present invention. In the following sections, various aspects of the present invention are presented in more detail. Each aspect so represented may be combined with any other aspect or aspects unless otherwise expressly stated. In particular, any feature indicated as being preferred or advantageous may be combined with any other feature or features indicated as being preferred or advantageous.
Настоящее изобретение относится к разлагаемой полимерной композиции. В следующем описании использован термин разлагаемый полимер, который означает синтетические полимерные композиции, которые разлагаются, образуя CO2, H2O, биомассу и неорганические соли в нормальных условиях компостирования и в других средах.The present invention relates to a degradable polymer composition. In the following description, the term degradable polymer is used, which means synthetic polymer compositions that degrade to form CO 2 , H2O, biomass and inorganic salts under normal composting conditions and other environments.
Разлагаемая полимерная композиция содержит полиолефин. Он представляет собой основную массу композиции, например, предпочтительно составляя по меньшей мере 50 мас.%. В следующем описании использован термин полиолефин, который означают класс полимеров, содержащих повторяющиеся звенья общей формулы -[CH2CRR']-, где индивидуальные R и R' предпочтительно выбраны из списка, который составляют водород, метил, этил, ацетат, винилацетат, метилметакрилат, виниловый спирт и акриловая кислота. Предпочтительно полиолефин составляет остаток разлагаемой полимерной композиции помимо перечисленных компонентов. Предпочтительно разлагаемая полимерная композиция содержит менее чем 5% и предпочтительнее менее чем 1% других ингредиентов; наиболее предпочтительно в разлагаемой полимерной композиции практически отсутствуют дополнительные ингредиенты или примеси.The degradable polymer composition contains a polyolefin. It represents the bulk of the composition, for example, preferably at least 50% by weight. In the following description, the term polyolefin is used, which means a class of polymers containing repeating units of the general formula -[CH2CRR']-, where the individual R and R' are preferably selected from the list that is hydrogen, methyl, ethyl, acetate, vinyl acetate, methyl methacrylate, vinyl alcohol and acrylic acid. Preferably, the polyolefin constitutes the remainder of the degradable polymer composition in addition to the listed components. Preferably, the degradable polymer composition contains less than 5% and more preferably less than 1% of other ingredients; most preferably, the degradable polymer composition is substantially free of additional ingredients or impurities.
Предпочтительно полиолефин содержит этиленовый и/или пропиленовый мономеры и необязательно содержит дополнительные мономеры, выбранные из списка, который составляют ацетат, винилацетат, метилметакрилат, виниловый спирт и акриловая кислота. Предпочтительно полиолефин выбран из LDPE, LLDPE, HDPE, MDPE, VLDPE, EVA, EVOH, EMMA и ЕАА.Preferably, the polyolefin contains ethylene and/or propylene monomers and optionally contains additional monomers selected from the list of acetate, vinyl acetate, methyl methacrylate, vinyl alcohol and acrylic acid. Preferably the polyolefin is selected from LDPE, LLDPE, HDPE, MDPE, VLDPE, EVA, EVOH, EMMA and EAA.
Разлагаемая полимерная композиция содержит два или более соединений переходных металлов в суммарном количестве от 0,15 до 0,6 мас.%, предпочтительно от 0,2 до 0,3 мас.%. В следующем описании использован термин переходный металл, который означает любой из элементов-металлов групп IVB-VIII, IB и IIB или 4-12 периодической системы элементов. Предпочтительные переходные металлы представляют собой железо, марганец, медь, кобальт и церий; предпочтительно, когда используют железо, оно присутствует в степени окисления +3, и когда используют медь, она присутствует в степени окисления +2. Указанные соединения катализируют разложение. Содержание больших количеств переходного металла увеличивает стоимость разлагаемой композиции и может приводить к накоплению переходного металла в местах утилизации отходов. Кроме того, поскольку переходный металл играет роль катализатора в процессе разложения, увеличение содержания переходного металла выше указанного уровня приводит к уменьшению воздействия на скорость разложения.The degradable polymer composition contains two or more transition metal compounds in a total amount of 0.15 to 0.6% by weight, preferably 0.2 to 0.3% by weight. In the following description, the term transition metal is used, which means any of the metal elements of groups IVB-VIII, IB and IIB or 4-12 of the Periodic Table of the Elements. Preferred transition metals are iron, manganese, copper, cobalt and cerium; preferably, when iron is used, it is present in the +3 oxidation state, and when copper is used, it is present in the +2 oxidation state. These compounds catalyze decomposition. The content of large amounts of transition metal increases the cost of the degradable composition and can lead to the accumulation of transition metal in waste disposal sites. In addition, since the transition metal plays the role of a catalyst in the decomposition process, increasing the transition metal content above the specified level leads to a decrease in the effect on the decomposition rate.
Два или более соединений переходных металлов выбирают из соединений железа, марганца, меди, кобальта и церия, и переходные металлы в двух или более соединениях переходных металлов являются различными. Предпочтительно два или более соединений переходных металлов выбирают из соединений железа(Ш), марганца меди, кобальта и церия и переходные металлы в двух или более соединениях переходных металлов являются различными.The two or more transition metal compounds are selected from iron, manganese, copper, cobalt, and cerium compounds, and the transition metals in the two or more transition metal compounds are different. Preferably, the two or more transition metal compounds are selected from iron(III), copper manganese, cobalt, and cerium compounds, and the transition metals in the two or more transition metal compounds are different.
Предпочтительно переходный металл в двух или более соединениях переходных металлов представляет собой (i) железо, марганец и медь, или (ii) марганец и медь, или (iii) железо и марганец.Preferably the transition metal in the two or more transition metal compounds is (i) iron, manganese and copper, or (ii) manganese and copper, or (iii) iron and manganese.
Температура полимерной композиции и ее облучение светом может также воздействовать на скорость ее разложения. Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что выбор переходного металла может быть использован для дополнительного регулирования указанного воздействия. В частности, авторы настоящего изобретения обнаружили, что железо представляет собой более эффективный фотокатализатор, в то время как марганец представляет собой более эффективный катализатор процессаThe temperature of the polymer composition and its exposure to light can also affect its rate of degradation. The present inventors have surprisingly found that the choice of transition metal can be used to further control this effect. In particular, the present inventors have found that iron is a more efficient photocatalyst, while manganese is a more efficient process catalyst.
- 3 039308 термического разложения. Таким образом, компонент переходного металла может быть использован для регулирования скорости разложения в зависимости от предполагаемого воздействия тепла и света на конкретное изделие.- 3 039308 thermal decomposition. Thus, the transition metal component can be used to control the rate of decomposition depending on the intended exposure to heat and light on a particular product.
Конкретные переходные металлы могут воздействовать на свойства полимерной композиции. Например, соединения железа могут окрашивать полимерную композицию.Specific transition metals can affect the properties of the polymer composition. For example, iron compounds can color the polymer composition.
Кроме того, другие металлы, такие как медь, преимущественно увеличивают скорость разложения, но вследствие своей токсичности могут делать полимерную композицию неподходящей для определенных применений, таких как применение в качестве пищевой обертки. Соответственно можно избегать использования железа в цветочувствительных композициях и при этом можно избегать использования меди, если изделие предназначено для применения в пищевой промышленности.In addition, other metals, such as copper, advantageously increase the rate of degradation, but due to their toxicity, may render the polymer composition unsuitable for certain applications, such as food wrap applications. Accordingly, the use of iron in color-sensitive compositions can be avoided, while the use of copper can be avoided if the product is intended for use in the food industry.
Лиганды в соединениях металлов предпочтительно представляют собой неорганические лиганды и/или насыщенные органические лиганды. Лиганды в соединениях металлов предпочтительно не содержат моно- или полиненасыщенную Cl4-С24-карбоновую кислоту или ее сложный эфир, ангидрид или амид.The ligands in the metal compounds are preferably inorganic ligands and/or saturated organic ligands. The ligands in the metal compounds preferably do not contain a mono- or polyunsaturated Cl 4 -C 24 carboxylic acid or its ester, anhydride or amide.
Предпочтительно соединения переходных металлов содержат фрагменты, выбранные из стеарата, карбоксилата, ацетилацетоната, триазациклононана или комбинации двух или более фрагментов. Предпочтительно соединения переходных металлов могут присутствовать при массовом отношении стеарата железа и стеарата марганца к стеарату меди, составляющем от 4:1 до 8:1. Предпочтительно соединения переходных металлов могут присутствовать при отношении стеарата железа(Ш) и стеарата марганца к стеарату меди, составляющем от 4:1 до 8:1.Preferably, the transition metal compounds contain moieties selected from stearate, carboxylate, acetylacetonate, triazacyclononane, or a combination of two or more moieties. Preferably, the transition metal compounds may be present in a weight ratio of iron stearate and manganese stearate to copper stearate of 4:1 to 8:1. Preferably, the transition metal compounds may be present in a ratio of iron(III) stearate and manganese stearate to copper stearate of 4:1 to 8:1.
В качестве альтернативы в качестве дополнения могут также присутствовать определенные неионные лиганды, которые играют активную роль в разложении. Когда присутствуют неионные лиганды, в данном качестве предпочтительно выбирают амины, имины, амиды, фосфиты, фосфины и карбены. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что такие неионные лиганды могут производить преимущественное воздействие на скорость разложения композиции, сохраняя при этом основные свойства материала. Неионные лиганды предпочтительно составляют по меньшей мере 5% лигандов и предпочтительно вплоть до 50% лигандов, предпочтительно от 10 до 40% лигандов.Alternatively, certain non-ionic ligands may also be present as an addition which play an active role in degradation. When non-ionic ligands are present, amines, imines, amides, phosphites, phosphines and carbenes are preferably chosen as such. The inventors of the present invention have found that such non-ionic ligands can have an advantageous effect on the degradation rate of the composition while maintaining the essential properties of the material. Non-ionic ligands preferably comprise at least 5% of the ligands and preferably up to 50% of the ligands, preferably 10 to 40% of the ligands.
Лиганды переходных металлов предпочтительно выбирают таким образом, чтобы сделать переходные металлы физически и химически совместимыми с полимером. Преимущественно выбор лигандов может влиять на каталитическую активность переходных металлов. Лиганды могут быть выбраны таким образом, чтобы сделать металл совместимым с конкретным используемым полиолефином и регулировать скорость разложения полимерной композиции.The transition metal ligands are preferably chosen to make the transition metals physically and chemically compatible with the polymer. Advantageously, the choice of ligands can influence the catalytic activity of the transition metals. The ligands can be chosen to make the metal compatible with the particular polyolefin used and to control the degradation rate of the polymer composition.
Разлагаемая полимерная композиция содержит моно- или полиненасыщенную C14-С24-карбоновую кислоту в количестве от 0,04 до 0,08 мас.%, предпочтительно от 0,04 до 0,06 мас.%. В следующем описании использован термин карбоновая кислота, который означает ряд соединений, молекулы которых содержат карбоксильный фрагмент -СООН. Карбоновая кислота согласно настоящему изобретению является моно- или полиненасыщенной и имеет углеродный скелет, содержащий от 14 до 24 атомов углерода, причем она содержит по меньшей мере одну двойную связь в своем углеродном скелете. Углеродный скелет карбоновой кислоты может быть линейным, разветвленным или ароматическим. Предпочтительно моно- или полиненасыщенная карбоновая кислота представляет собой C16-C20-карбоновую кислоту. Предпочтительные карбоновые кислоты представляют собой олеиновую, линолеиновую и коричную кислоты, наиболее предпочтительной карбоновой кислотой является олеиновая кислота.The degradable polymer composition contains mono- or polyunsaturated C 14 -C 24 -carboxylic acid in an amount of 0.04 to 0.08 wt.%, preferably from 0.04 to 0.06 wt.%. In the following description, the term carboxylic acid is used, which means a number of compounds whose molecules contain a carboxyl fragment -COOH. The carboxylic acid according to the present invention is mono- or polyunsaturated and has a carbon skeleton containing from 14 to 24 carbon atoms, and it contains at least one double bond in its carbon skeleton. The carbon skeleton of a carboxylic acid can be linear, branched, or aromatic. Preferably the mono- or polyunsaturated carboxylic acid is a C 16 -C 20 carboxylic acid. Preferred carboxylic acids are oleic, linoleic and cinnamic acids, the most preferred carboxylic acid is oleic acid.
В качестве альтернативы, разлагаемая полимерная композиция содержит сложный эфир, ангидрид или амид моно- или полиненасыщенной С14-С24-карбоновой кислоты в количестве от 0,04 до 0,08 мас.%, предпочтительно от 0,04 до 0,06 мас.%.Alternatively, the degradable polymer composition contains an ester, anhydride or amide of a mono- or polyunsaturated C 14 -C 24 -carboxylic acid in an amount of from 0.04 to 0.08 wt.%, preferably from 0.04 to 0.06 wt. .%.
Компоненты карбоновой кислоты или ее сложного эфира, ангидрида или амида предпочтительно являются свободными или некоординированными в том смысле, что они не составляют часть соединения переходного металла.The carboxylic acid or its ester, anhydride or amide components are preferably free or uncoordinated in the sense that they do not form part of the transition metal compound.
Когда разлагаемая полимерная композиция содержит сложный эфир моно- или полиненасыщенной С14-С24-карбоновой кислоты, спиртовой компонент предпочтительно представляет собой С1-С30-спирт, предпочтительнее насыщенный прямоцепочечный С1-С30-спирт.When the degradable polymer composition contains an ester of a mono- or polyunsaturated C 14 -C 24 carboxylic acid, the alcohol component is preferably a C 1 -C 30 alcohol, more preferably a saturated straight chain C 1 -C 30 alcohol.
Когда разлагаемая полимерная композиция содержит ангидрид моно- или полиненасыщенной С14-С24-карбоновой кислоты, этот ангидрид может быть симметричным или несимметричным. Второй компонент карбоновой кислоты предпочтительно представляет собой C1-C30-карбоновую кислоту, предпочтительнее насыщенную прямоцепочечную C1-C30-карбоновую кислоту.When the degradable polymer composition contains an anhydride mono - or polyunsaturated C 14 -C 24 -carboxylic acid, this anhydride may be symmetrical or unsymmetrical. The second carboxylic acid component is preferably a C 1 -C 30 carboxylic acid, more preferably a saturated straight chain C 1 -C 30 carboxylic acid.
Когда разлагаемая полимерная композиция содержит амид моно- или полиненасыщенной C14-С24-карбоновой кислоты, этот амид может представлять собой первичный, вторичный или третичный амид. Когда присутствует вторичный или третичный амид, каждая из углеродных цепей предпочтительно содержит от 1 до 30 атомов углерода, предпочтительнее каждая углеродная цепь представляет собой C1-C30-алкильную группу.When the degradable polymer composition contains a mono- or polyunsaturated C 1 4-C 2 4-carboxylic acid amide, this amide may be a primary, secondary or tertiary amide. When a secondary or tertiary amide is present, each of the carbon chains preferably contains from 1 to 30 carbon atoms, more preferably each carbon chain is a C 1 -C 30 alkyl group.
Если не указано иное условие, когда в настоящем описании обсуждаются признаки карбоновой кислоты, предусмотрено, что они также распространяются на ее сложный эфир, ангидрид или амид.Unless otherwise stated, when features of a carboxylic acid are discussed herein, it is contemplated that they also apply to its ester, anhydride, or amide.
- 4 039308- 4 039308
Не желая ограничиваться теорией, авторы считают, что моно- или полиненасыщенная С14-С24-карбоновая кислота в полимерной композиции подвергается автоокислению с образованием пероксидов, которые могут воздействовать на связи между атомами углерода в полимерной цепи, делая полимер чувствительным к нормальным процессам разложения. Присутствующие переходные металлы катализируют автоокисление, увеличивая скорость разложения полимерной композиции.While not wishing to be bound by theory, we believe that the mono- or polyunsaturated C14-C24 carboxylic acid in the polymer composition undergoes auto-oxidation to form peroxides that can attack the bonds between carbon atoms in the polymer chain, making the polymer susceptible to normal degradation processes. The transition metals present catalyze autoxidation, increasing the rate of degradation of the polymer composition.
Содержание более чем 0,08 мас.% моно- или полиненасыщенной С14-С24-карбоновой кислоты может сделать полимер чрезмерно чувствительным к воздуху. Чрезмерное автоокисление карбоновой кислоты может производить относительно высокие концентрации пероксидов и вызывать быстрое разложение полимерной структуры. Это может создавать проблемы сокращения срока службы. С другой стороны, содержание менее чем 0,04 мас.% моно- или полиненасыщенной С14-С24-карбоновой кислоты может приводить к чрезмерно низкой скорости разложения. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что содержание от 0,04 до 0,08 мас.% моно- или полиненасыщенной C14-С24-карбоновой кислоты позволяет регулировать скорость разложения на желательных уровнях для многочисленных применений.The content of more than 0.08 wt.% mono - or polyunsaturated With 14 -C 24 -carboxylic acid can make the polymer excessively sensitive to air. Excessive auto-oxidation of the carboxylic acid can produce relatively high concentrations of peroxides and cause rapid degradation of the polymer structure. This can create life-shortening problems. On the other hand, the content of less than 0.04 wt.% mono - or polyunsaturated C 14 -C 24 -carboxylic acid can lead to an excessively low decomposition rate. The authors of the present invention have found that the content of from 0.04 to 0.08 wt.% mono - or polyunsaturated C 14 -C 24 -carboxylic acid allows you to control the rate of decomposition at desired levels for numerous applications.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что линейные мононенасыщенные кислоты, в частности олеиновая кислота, проявляют наибольшее воздействие на скорость разложения. Это нельзя было прогнозировать на основании химической устойчивости указанных соединений в чистом виде, поскольку, как правило, чем больше двойных связей содержит карбоновая кислота, тем более чувствительной к окислению она является.The present inventors have surprisingly found that linear monounsaturated acids, in particular oleic acid, have the greatest effect on the rate of degradation. This could not be predicted on the basis of the chemical stability of these compounds in pure form, since, as a rule, the more double bonds a carboxylic acid contains, the more susceptible it is to oxidation.
Разлагаемая полимерная композиция содержит синтетический каучук в количестве, составляющем от 0,04 до 0,2 мас.%, предпочтительно от 0,08 до 0,12 мас.%, наиболее предпочтительно приблизительно 0,1 мас.%. В следующем описании использован термин каучук, который означает вязкие эластичные полимеры. Каучуки представляют собой аморфные полимеры, которые существуют при температурах выше своей температуры стеклования. Предпочтительно каучук согласно настоящему изобретению представляет собой ненасыщенный каучук, предпочтительнее каучук согласно настоящему изобретению представляет собой полиизопрен, стирол-изопрен (SI), стирол-изопрен-стирол (SIS) или смесь двух или более указанных полимеров.The degradable polymer composition contains synthetic rubber in an amount of from 0.04 to 0.2 wt.%, preferably from 0.08 to 0.12 wt.%, most preferably about 0.1 wt.%. In the following description, the term rubber is used, which means viscous elastic polymers. Rubbers are amorphous polymers that exist at temperatures above their glass transition temperature. Preferably the rubber of the present invention is an unsaturated rubber, more preferably the rubber of the present invention is polyisoprene, styrene-isoprene (SI), styrene-isoprene-styrene (SIS), or a mixture of two or more of these polymers.
Содержание каучука может преимущественно улучшать механические свойства полимерной композиции. Кроме того, каучуки, как правило, имеют менее высокую химическую устойчивость, чем полученный полимеризацией в объеме полиолефин. Соответственно содержание каучука может улучшать скорость разложения без неблагоприятного воздействия на физические свойства полимера. Таким образом, он, по-видимому, выступает в качестве сокатализатора.The rubber content can advantageously improve the mechanical properties of the resin composition. In addition, rubbers generally have less chemical resistance than bulk polymerized polyolefins. Accordingly, the rubber content can improve the degradation rate without adversely affecting the physical properties of the polymer. Thus, it appears to act as a co-catalyst.
Преимущественно присутствие синтетического каучука в полимерной композиции улучшает эластичность. Это позволяет противодействовать охрупчиванию полимерной композиции, вызываемому другими добавками. Содержание менее чем 0,04% синтетического каучука может делать полимер чрезмерно хрупким и непригодным. Содержание более чем 0,12% синтетического каучука может приводить к высокой скорости разложения и может неблагоприятно воздействовать на свойства полимерного материала. Кроме того, авторы считают, что содержание синтетического каучука увеличивает скорость разложения без необходимости увеличения содержания переходного металла, крахмала или карбоновой кислоты.Advantageously, the presence of synthetic rubber in the polymeric composition improves elasticity. This makes it possible to counteract the embrittlement of the polymer composition caused by other additives. A content of less than 0.04% synthetic rubber can render the polymer excessively brittle and unusable. A content of more than 0.12% synthetic rubber can lead to a high degradation rate and can adversely affect the properties of the polymeric material. In addition, the authors believe that the content of synthetic rubber increases the rate of decomposition without the need to increase the content of the transition metal, starch or carboxylic acid.
Разлагаемая полимерная композиция необязательно содержит сухой крахмал в количестве, составляющем от 0 до 20 мас.%, предпочтительно от 0 до 10 мас.%, предпочтительнее от 0,1 до 1 мас.% и наиболее предпочтительно от 0,1 до 0,4 мас.%. В следующем описании использован термин крахмал, который означает полисахарид, содержащий большое число (как правило, от 500 до 2000000) мономерных звеньев глюкозы, соединенных гликозидными связями. Крахмал согласно настоящему изобретению представляет собой сухой крахмал, то есть крахмал, содержащий менее чем 5 мас.% воды и предпочтительно менее чем 1 мас.% воды; наиболее предпочтительно в крахмале практически отсутствует вода.The degradable polymer composition optionally contains dry starch in an amount of 0 to 20 wt.%, preferably 0 to 10 wt.%, more preferably 0.1 to 1 wt.% and most preferably 0.1 to 0.4 wt. .%. In the following description, the term starch is used, which means a polysaccharide containing a large number (typically from 500 to 2,000,000) glucose monomer units connected by glycosidic bonds. The starch according to the present invention is dry starch, that is, starch containing less than 5 wt.% water and preferably less than 1 wt.% water; most preferably the starch is substantially free of water.
Содержание больших количеств крахмала может увеличивать плотность и уменьшать прочность при растяжении полимера. Кроме того, высокое содержание крахмала может вызывать проблемы сокращения срока хранения вследствие быстрого разложения. Высокое содержание крахмала делает полимерную композицию чувствительной к косметическому и физическому повреждению вследствие воздействия воды и микроорганизмов. Если содержание крахмала является недостаточным, добавка может производить незначительное воздействие на скорость биоразложения.The content of large amounts of starch can increase the density and reduce the tensile strength of the polymer. In addition, a high starch content can cause short shelf life problems due to rapid degradation. The high starch content makes the polymer composition susceptible to cosmetic and physical damage due to water and micro-organisms. If the starch content is insufficient, the additive may have little effect on the rate of biodegradation.
Разлагаемая полимерная композиция необязательно содержит оксид кальция в количестве, составляющем от 0 до 1 мас.%, предпочтительно от 0 до 0,4 мас.%, предпочтительнее от 0,1 до 0,3 мас.%. В следующем описании использован термин оксид кальция, который означает кристаллическое твердое вещество, имеющее химическую формулу СаО. Преимущественно оксид кальция в процессе реакции иммобилизует воду в композиции. Это стабилизирует композицию в ходе обработки и может уменьшать вероятность поверхностных дефектов и обесцвечивания конечного изделия. Неожиданно и непредсказуемо авторы настоящего изобретения также обнаружили, что увеличение содержания оксида кальция в полимерной композиции может увеличивать скорость разложения. Преимущественно содержание СаО может быть использовано для улучшения разлагаемости без необходимости увеличения содержания переходного металла в крахмале. Содержание более чем 0,4 мас.% СаО приводит к охрупчиванию полимера.The degradable polymer composition optionally contains calcium oxide in an amount of 0 to 1% by weight, preferably 0 to 0.4% by weight, more preferably 0.1 to 0.3% by weight. In the following description, the term calcium oxide is used, which means a crystalline solid having the chemical formula CaO. Advantageously, the calcium oxide during the reaction immobilizes water in the composition. This stabilizes the composition during processing and can reduce the likelihood of surface defects and discoloration of the final product. Surprisingly and unpredictably, the present inventors have also found that increasing the calcium oxide content of the polymer composition can increase the rate of degradation. Advantageously, the CaO content can be used to improve degradability without the need to increase the transition metal content of the starch. The content of more than 0.4 wt.% CaO leads to embrittlement of the polymer.
- 5 039308- 5 039308
Разлагаемая полимерная композиция необязательно содержит производящую кислород добавку. Производящие кислород добавки могут быть органическими или неорганическими. В качестве производящей кислород добавки предпочтительно выбирают нитраты, пероксиды, сульфаты и фосфаты или комбинации двух или более указанных веществ. Производящая кислород добавка предпочтительно представляет собой нитрат кальция. Предпочтительно производящая кислород добавка присутствует в количестве от 0,1 до 1,0 мас.%. Обнаружено, что производящая кислород добавка дополнительно увеличивает скорость окисления полимера.The degradable polymer composition optionally contains an oxygen generating additive. The oxygen producing additives may be organic or inorganic. Preferably, nitrates, peroxides, sulfates and phosphates or combinations of two or more of these substances are chosen as the oxygen-producing additive. The oxygen producing additive is preferably calcium nitrate. Preferably, the oxygen generating additive is present in an amount of 0.1 to 1.0% by weight. The oxygen producing additive has been found to further increase the rate of oxidation of the polymer.
Разлагаемая полимерная композиция необязательно содержит фенольный антиоксидантный стабилизатор в количестве от 0 до 0,2 мас.%, предпочтительно от 0,02 до 0,15 мас.%. Фенольные антиоксидантные стабилизаторы хорошо известны в технике и представляют собой, например, Irganox 1076 и Irganox 1010. Обнаружено, что фенольный антиоксидантный стабилизатор обеспечивает улучшенное регулирование скорости разложения полимера. В частности, содержание фенольного антиоксидантного стабилизатора может задерживать начало разложения, увеличивая срок хранения изделия и период, в течение которого изделие может быть переработано на существующих линиях переработки полиолефинов.The degradable polymer composition optionally contains a phenolic antioxidant stabilizer in an amount of 0 to 0.2% by weight, preferably 0.02 to 0.15% by weight. Phenolic antioxidant stabilizers are well known in the art and are, for example, Irganox 1076 and Irganox 1010. The phenolic antioxidant stabilizer has been found to provide improved control of the rate of polymer degradation. In particular, the content of the phenolic antioxidant stabilizer can delay the onset of degradation, increasing the shelf life of the product and the period during which the product can be recycled in existing polyolefin processing lines.
Предпочтительно полимер разлагается в течение не более чем 90 сут на воздухе. Для определенных применений охрупчивание полимера должно происходить в течение не более чем 90 сут в природной среде, например в поле. Этот результат может быть достигнут посредством настоящего изобретения.Preferably, the polymer decomposes within no more than 90 days in air. For certain applications, the embrittlement of the polymer should occur within no more than 90 days in a natural environment, such as in the field. This result can be achieved by the present invention.
Предпочтительно композиция дополнительно содержит цветную добавку, например, но не исключительно, технический углерод или оксид титана.Preferably, the composition further comprises a color additive, such as, but not exclusively, carbon black or titanium oxide.
Соответственно настоящее изобретение предлагает композицию на основе определенной комбинации ингредиентов, которая позволяет получить идеальную разлагаемую композицию. В частности, разложение можно регулировать в соответствии с применением, выбранным для смеси используемых указанных ингредиентов.Accordingly, the present invention provides a composition based on a specific combination of ingredients that allows an ideal degradable composition to be obtained. In particular, decomposition can be adjusted according to the application chosen for the mixture of said ingredients used.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения предложена разлагаемая полимерная композиция, которая содержит полиолефин вместе с одним или несколькими из следующих веществ:According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a degradable polymer composition which comprises a polyolefin together with one or more of the following:
(b) два или более соединений переходных металлов, предпочтительно стеараты переходных металлов, в суммарном количестве от 0,2 до 0,3 мас.%; и/или (c) мононенасыщенная линейная C16-С20-карбоновая кислота или ее сложный эфир, ангидрид или амид в количестве от 0,04 до 0,06 мас.%; и/или (d) синтетический каучук в количестве от 0,08 до 0,12 мас.%; и/или (e) сухой крахмал в количестве от 0,1 до 0,4 мас.%; и/или (f) оксид кальция в количестве от 0,1 до 1 мас.%, предпочтительно 0,1 до 0,3 мас.%; и/или (g) фенольный антиоксидантный стабилизатор в количестве от 0,02% до 0,15 мас.%;(b) two or more transition metal compounds, preferably transition metal stearates, in a total amount of 0.2 to 0.3% by weight; and/or (c) monounsaturated linear C 16 -C 20 -carboxylic acid or its ester, anhydride or amide in an amount of from 0.04 to 0.06 wt.%; and/or (d) synthetic rubber in an amount of 0.08 to 0.12% by weight; and/or (e) dry starch in an amount of 0.1 to 0.4% by weight; and/or (f) calcium oxide in an amount of 0.1 to 1% by weight, preferably 0.1 to 0.3% by weight; and/or (g) a phenolic antioxidant stabilizer in an amount of 0.02% to 0.15% by weight;
причем два или более соединений переходных металлов выбраны из соединений железа(Ш), марганца, меди, кобальта и церия, при этом переходные металлы в двух или более соединениях переходных металлов являются различными.wherein the two or more transition metal compounds are selected from iron(III), manganese, copper, cobalt and cerium compounds, wherein the transition metals in the two or more transition metal compounds are different.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложена аддитивная композиция для получения разлагаемой полимерной композиции при добавлении в полиолефин, причем аддитивная композиция содержит два или более соединений переходных металлов, моно- или полиненасыщенную С14-С24-карбоновую кислоту или ее сложный эфир, ангидрид или амид синтетический каучук и необязательно сухой крахмал и/или фенольный антиоксидантный стабилизатор и/или оксид кальция, и при этом аддитивная композиция дополнительно содержит полимерный носитель и предназначена для разбавления полиолефина при содержании от 1 до 20 мас.% и предпочтительно от 1 до 4 мас.% аддитивной композиции в разлагаемой полимерной композиции.According to another aspect of the present invention, an additive composition is provided for obtaining a degradable polymer composition when added to a polyolefin, wherein the additive composition contains two or more transition metal compounds, a mono- or polyunsaturated C 14 -C 24 carboxylic acid or its ester, anhydride or amide synthetic rubber and optionally dry starch and/or phenolic antioxidant stabilizer and/or calcium oxide, wherein the additive composition additionally contains a polymeric carrier and is designed to dilute the polyolefin at a content of from 1 to 20 wt.% and preferably from 1 to 4 wt.% additive composition in a degradable polymer composition.
Аддитивная композиция является подходящей для получения полимерной композиции согласно настоящему изобретению.The additive composition is suitable for obtaining a polymer composition according to the present invention.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение предлагает способ получения разлагаемой полимерной композиции, причем способ включает (i) получение аддитивной композиции посредством горячей экструзии в атмосфере азота полимерного носителя, двух или более соединений переходных металлов, моно- или полиненасыщенной C14-C24-карбоновой кислоты, синтетического каучука и необязательно оксида кальция и/или фенольного антиоксидантного стабилизатора;According to another aspect, the present invention provides a method for preparing a degradable polymer composition, the method comprising (i) obtaining an additive composition by hot extrusion under nitrogen atmosphere of a polymer carrier, two or more transition metal compounds, a C 14 -C 24 mono- or polyunsaturated carboxylic acid, synthetic rubber and optionally calcium oxide and/or phenolic antioxidant stabilizer;
(ii) необязательное добавление крахмала;(ii) optional addition of starch;
(iii) смешивание добавки и полиолефина с получением смеси, содержащей от 1 до 20 мас.% добавки, предпочтительно от 1 до 4 мас.% добавки.(iii) mixing the additive and the polyolefin to form a mixture containing 1 to 20% by weight of the additive, preferably 1 to 4% by weight of the additive.
Предпочтительно добавка может быть получена способом, включающим смешивание следующих веществ в расчете на объединенную массу добавки и полимера:Preferably, the additive may be prepared by a process comprising mixing the following, based on the combined weight of additive and polymer:
(a) два или более соединения переходных металлов в суммарном количестве от 0,15 до 0,6 мас.%;(a) two or more transition metal compounds in a total amount of 0.15 to 0.6% by weight;
(b) моно- или полиненасыщенная C14-C24-карбоновая кислота или ее сложный эфир, ангидрид или амид в количестве от 0,04 до 0,08 мас.%;(b) mono - or polyunsaturated C 1 4-C 2 4-carboxylic acid or its ester, anhydride or amide in an amount of from 0.04 to 0.08 wt.%;
- 6 039308 (c) синтетический каучук в количестве от 0,04 до 0,2 мас.%; и необязательно (d) сухой крахмал в количестве от 0 до 20 мас.%; и/или (e) оксид кальция в количестве от 0 до 1 мас.%; и/или (f) фенольный антиоксидантный стабилизатор в количестве от 0 до 0,2 мас.%;- 6 039308 (c) synthetic rubber in an amount of from 0.04 to 0.2 wt.%; and optionally (d) dry starch in an amount of 0 to 20% by weight; and/or (e) calcium oxide in an amount of 0 to 1% by weight; and/or (f) a phenolic antioxidant stabilizer in an amount of 0 to 0.2% by weight;
причем два или более соединений переходных металлов выбраны из соединений железа, марганца, меди, цинка, титана, кобальта и церия, при этом переходные металлы в двух или более соединениях переходных металлов являются различными.moreover, two or more transition metal compounds are selected from compounds of iron, manganese, copper, zinc, titanium, cobalt and cerium, while the transition metals in the two or more transition metal compounds are different.
Данный способ является подходящим для получения полимерной композиции согласно настоящему изобретению. Аддитивная композиция согласно настоящему изобретению является подходящей для применения в данном способе.This method is suitable for obtaining a polymer composition according to the present invention. The additive composition according to the present invention is suitable for use in this method.
Добавление крахмала после стадии горячей экструзии предотвращает воздействие повышенной температуры на крахмал. Когда высокая температура воздействует на крахмал, он разлагается с образованием декстринов. Таким образом, добавление крахмала после стадии горячей экструзии сохраняет его структуру и предотвращает бурое окрашивание и преждевременное ослабление полимерной структуры.The addition of starch after the hot extrusion step prevents the starch from being exposed to elevated temperatures. When heat is applied to starch, it decomposes to form dextrins. Thus, the addition of starch after the hot extrusion step preserves its structure and prevents brown discoloration and premature weakening of the polymer structure.
Способ согласно настоящему изобретению может дополнительно включать формование полимерной композиции с получением пленки, имеющей толщину от 5 до 50 мкм, предпочтительно от 10 до 25 мкм.The method according to the present invention may further include molding the resin composition into a film having a thickness of 5 to 50 µm, preferably 10 to 25 µm.
Пленка может быть нанесена на целлюлозную подложку, такую как бумага или картон.The film may be applied to a cellulose substrate such as paper or cardboard.
Способ согласно настоящему изобретению может включать формование полимерной композиции с получением листа, имеющего толщину, составляющую вплоть до 1000 мкм, предпочтительно от 100 до 750 мкм.The method of the present invention may include molding the resin composition into a sheet having a thickness of up to 1000 µm, preferably 100 to 750 µm.
Способ согласно настоящему изобретению может включать плоскощелевое экструзионное формование разлагаемой полимерной композиции с получением листа, имеющего толщину вплоть до 1000 мкм. Затем такой лист может быть подвергнут термоформованию с получением многочисленных изделий с применением известных технологий. В качестве альтернативы способ может включать инжекционное формование разлагаемой полимерной композиции с получением формованного пластмассового изделия, такого как контейнер или бутылка.The process of the present invention may include flat die extrusion molding of a degradable polymer composition to form a sheet having a thickness of up to 1000 microns. Such a sheet can then be thermoformed into multiple articles using known techniques. Alternatively, the method may include injection molding a degradable polymer composition into a molded plastic article such as a container or bottle.
Разлагаемый полимер согласно настоящему изобретению может иметь регулируемую скорость разложения. То есть скорость разложения полимера можно регулировать посредством выбора определенных дополнительных компонентов и их количеств. Для определенных применений, в частности для некоторых сельскохозяйственных применений, охрупчивание пленки должно происходить в течение 90 сут. Последующее биоразложение должно происходить достаточно быстро, чтобы предотвращать долгосрочное накопление полимерных фрагментов. С другой стороны, для достижения достаточного срока хранения и срока службы разложение должно начинаться только после определенного периода времени. Для большинства изделий, которые проходят через обычную цепь продовольственной розничной торговли этот период может быть продолжительным и составлять два года.The degradable polymer according to the present invention may have a controlled degradation rate. That is, the rate of polymer degradation can be controlled by selecting certain additional components and their amounts. For certain applications, in particular for some agricultural applications, film embrittlement must occur within 90 days. Subsequent biodegradation must be fast enough to prevent long-term accumulation of polymer fragments. On the other hand, in order to achieve a sufficient shelf life and service life, decomposition should only start after a certain period of time. For most items that pass through the regular food retail chain, this period can be as long as two years.
В отличие от традиционных разлагаемых полимерных композиций полимерные композиции согласно настоящему изобретению преимущественно являются совместимыми со многими обычными цветными добавками для полимеров, такими как технический углерод и диоксид титана.Unlike conventional degradable polymer compositions, the polymer compositions of the present invention are advantageously compatible with many common polymer color additives such as carbon black and titanium dioxide.
Все процентные соотношения, используемые в настоящем документе, представляют собой массовые соотношения, если не указано иное условие.All percentages used herein are by weight unless otherwise noted.
ПримерыExamples
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно. Дополнительные преимущества настоящего изобретения становятся очевидными посредством ссылки на подробное описание при его рассмотрении в сочетании с примерами.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Additional advantages of the present invention become apparent by reference to the detailed description when considered in conjunction with the examples.
Пример 1.Example 1
Получена аддитивная композиция, которую составляют, мас.%: i) сухой крахмал - 10,00, ii) стеарат марганца - 4,00, iii) стеарат железа(Ш) - 8,00, iv) стеарат меди - 1,30, v) олеиновая кислота - 2,00, vi) сополимер SIS/SI - 4,00, vii) оксид кальция - 10, viii) LLDPE - 60,70 мас.%.An additive composition was obtained, which consists, wt.%: i) dry starch - 10.00, ii) manganese stearate - 4.00, iii) iron(III) stearate - 8.00, iv) copper stearate - 1.30, v) oleic acid - 2.00, vi) SIS/SI copolymer - 4.00, vii) calcium oxide - 10, viii) LLDPE - 60.70% by weight.
Пример 2.Example 2
Получена аддитивная композиция, которую составляют, мас.%: i) сухой крахмал - 10,00, ii) стеарат марганца - 2,00, iii) стеарат железа(Ш) - 10,00, iv) Irganox 1076 - 13,0, v) олеиновая кислота - 1,00, vi) сополимер SIS/SI - 2,00, vii) оксид кальция - 10,00, viii) LLDPE - 52,0.An additive composition was obtained, which consists, wt.%: i) dry starch - 10.00, ii) manganese stearate - 2.00, iii) iron(III) stearate - 10.00, iv) Irganox 1076 - 13.0, v) oleic acid 1.00, vi) SIS/SI copolymer 2.00, vii) calcium oxide 10.00, viii) LLDPE 52.0.
Пример 3.Example 3
Получена аддитивная композиция, которую составляют, мас.%: i) сухой крахмал - 10,00, ii) стеарат марганца - 4,00, iii) стеарат меди - 8,00, iv) олеиновая кислота - 6,00, v) сополимер SIS/SI - 2,00, vi) LLDPE - 70,00.An additive composition was obtained, which consists, wt.%: i) dry starch - 10.00, ii) manganese stearate - 4.00, iii) copper stearate - 8.00, iv) oleic acid - 6.00, v) copolymer SIS/SI - 2.00, vi) LLDPE - 70.00.
В примерах 1, 2 и 3 осуществляли горячую экструзию компонентов ii)-viii), а затем отдельно добавляли крахмал. Посредством отдельного добавления после стадий нагревания может быть предотвращено повреждение структуры.In examples 1, 2 and 3, components ii) to viii) were hot extruded and then starch was added separately. By adding separately after the heating steps, damage to the structure can be prevented.
Аддитивную композицию затем смешивали с дополнительным полиолефином и посредством формования получали листы пленки толщиной 15 мкм, которые использовали в изготовлении пакетов дляThe additive composition was then blended with additional polyolefin and molded into sheets of 15 µm thick film which were used in the manufacture of bags for
- 7 039308 мусора.- 7 039308 garbage.
Пример 4.Example 4
Получена аддитивная композиция, которую составляют, мас.%: i) стеарат марганца - 4,00, ii) стеарат железа(Ш) - 8,00, iii) стеарат меди - 1,30, iv) олеиновая кислота - 6,00, v) сополимер SIS/SI - 1,00, vi) оксид кальция - 10,00, vii) LLDPE - 69,70.An additive composition was obtained, which consists, wt.%: i) manganese stearate - 4.00, ii) iron(III) stearate - 8.00, iii) copper stearate - 1.30, iv) oleic acid - 6.00, v) SIS/SI copolymer 1.00, vi) calcium oxide 10.00, vii) LLDPE 69.70.
Пример 5.Example 5
Получена аддитивная композиция, которую составляют, мас.%: i) стеарат марганца - 4,00, ii) стеарат железа(Ш) - 8,00, iii) стеарат меди - 1,30, iv) олеиновая кислота - 2,00, v) сополимер SIS/SI - 1,00, vi) оксид кальция - 10,00, vii) Irganox 1076 - 10,00, viii) LLDPE - 63,70.An additive composition was obtained, which consists, wt.%: i) manganese stearate - 4.00, ii) iron(III) stearate - 8.00, iii) copper stearate - 1.30, iv) oleic acid - 2.00, v) SIS/SI copolymer 1.00, vi) calcium oxide 10.00, vii) Irganox 1076 10.00, viii) LLDPE 63.70.
В примерах 4 и 5 компоненты подвергали горячей экструзии.In examples 4 and 5, the components were hot extruded.
Композиции кратко описаны в таблице ниже. ______________________________The compositions are briefly described in the table below. ______________________________
Аддитивную композицию затем смешивали с дополнительным полиолефином и посредством формования получали листы пленки толщиной 15 мкм, которые использовали в изготовлении пакетов для мусора. Дополнительный полиолефин представлял собой LLDPE и присутствовал в достаточном количестве, чтобы составлять 98 мас.% конечного полимера.The additive composition was then blended with additional polyolefin and molded into 15 micron film sheets which were used in the manufacture of trash bags. The additional polyolefin was LLDPE and was present in sufficient quantity to make up 98% by weight of the final polymer.
В условиях ускоренного испытания на погодостойкость описанные выше композиции 1-5 проявляли скорость разложения, увеличенную по меньшей мере на 50% по сравнению с чистым полиэтиленом. Кроме того, композиции проявляли скорость разложения, увеличенную по меньшей мере на 10% по сравнению с контрольной композицией, содержащей только полиэтилен и 0,25% стеарата (аналогично содержанию переходного металла). Тем не менее оставались неизменными свойства полиолефиновой пленки, такие как прочность и эластичность.Under accelerated weather test conditions, Compositions 1-5 described above exhibited a degradation rate increased by at least 50% compared to pure polyethylene. In addition, the compositions exhibited a degradation rate increased by at least 10% compared to a control composition containing only polyethylene and 0.25% stearate (similar to the transition metal content). However, the properties of the polyolefin film, such as strength and elasticity, remained unchanged.
Хотя в настоящем документе подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники понимают, что могут быть произведены соответствующие видоизменения без выхода за пределы объема настоящего изобретения или прилагаемой формулы изобретения.While the present document describes in detail the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will appreciate that appropriate modifications may be made without departing from the scope of the present invention or the appended claims.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP16275171 | 2016-12-02 | ||
PCT/EP2017/079914 WO2018095905A1 (en) | 2016-11-22 | 2017-11-21 | Degradable polymer and method of production |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201991087A1 EA201991087A1 (en) | 2019-09-30 |
EA039308B1 true EA039308B1 (en) | 2022-01-12 |
Family
ID=57614296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201991087A EA039308B1 (en) | 2016-12-02 | 2017-11-21 | Degradable polymer and method of production thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA039308B1 (en) |
PT (1) | PT3545032T (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5216043A (en) * | 1991-12-12 | 1993-06-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Degradable thermophastic compositions and blends with naturally biodegradable polymers |
-
2017
- 2017-11-21 EA EA201991087A patent/EA039308B1/en unknown
- 2017-11-21 PT PT177982584T patent/PT3545032T/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5216043A (en) * | 1991-12-12 | 1993-06-01 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Degradable thermophastic compositions and blends with naturally biodegradable polymers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PT3545032T (en) | 2023-10-09 |
EA201991087A1 (en) | 2019-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11155702B2 (en) | Degradable polymer and method of production | |
KR102256551B1 (en) | Degradable sheet material | |
ES2773919T3 (en) | Chemical additives to make polymeric materials biodegradable | |
EP1725614B1 (en) | Biodegradable compositions comprising polylactic polymers, adipat copolymers and magnesium silicate | |
US20090149606A1 (en) | Degradable plastic composition and methods | |
KR20210024448A (en) | Addition of additives that impart biodegradability to plastic materials | |
WO2016090805A1 (en) | Degradable evoh high-barrier composite film | |
JP5233335B2 (en) | Resin composition and molded article and film comprising the resin composition | |
EA039308B1 (en) | Degradable polymer and method of production thereof | |
JP2011074114A (en) | Biodegradable resin composition | |
EP3861062B1 (en) | Process for producing a carbon dioxide neutral and biodegradable polymer and packaging products produced thereof | |
EA039636B1 (en) | Degradable sheet material | |
JP2009542869A (en) | Composition having polymer and oxidation catalyst | |
WO2008020752A1 (en) | A degradable polyolefin resin and process for making same | |
KR101543567B1 (en) | method of manufacturing the oxo-biodegradable polymer master-batch | |
KR20240114318A (en) | Biodegradable packaging material for low temperature food and manufacturing method therof | |
NZ756502B2 (en) | Degradable sheet material |