促进和控制聚合物的降解的方法和系统技术方案

提供了用于根据最终应用和环境条件制备、工程化和加工降解促进聚合物的系统和方法。该系统和方法包括将降解促进剂结合、共混和混配到聚合物材料中。该降解促进的聚合物材料可以被模塑来产生所需的最终产品，在最终产品暴露于特定应用环境时，该降解促进的聚合物的降解速率与不具有结合的降解促进剂的投入聚合物的降解速率相比较可以被增强。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体涉及用于促进和控制聚合物的降解的方法和系统。具体而言，本公开涉及在聚合物的应用寿命周期内和应用后寿命周期内促进和控制该聚合物的降解的方法和系统。
技术介绍
石油是当前用于生产聚合物的主要化学原料。来源于这一商品的塑料是来自于不可持续的来源，并且在填埋中在生物可降解性或可堆肥性上无法满足社会、政治、法规以及环境要求。
技术实现思路
本专利技术提供了用于促进和控制聚合物的降解的方法和系统。具体而言，提供了用于在聚合物的应用寿命周期内和应用后寿命周期内促进和控制该聚合物的降解的方法和系统。具体来说，本文描述的方法和系统涉及根据所需最终应用和环境条件通过将一种或多种降解促进剂和其他投入物结合到可降解聚合物中、与之混合、用所述一种或多种降解促进剂和其他投入物对其进行加工、与之共混和/或与之混配来制备降解增强的聚合物和聚合物材料(在本文中被称为“一种降解促进的聚合物”或“多种降解促进的聚合物”)。当暴露于特定应用环境时，降解促进的聚合物的降解速率与投入的没有结合试剂的可降解聚合物的降解相比较可以被增强。降解促进的聚合物可以各种形式产生：例如，它们可以中间体形式例如球粒或薄片产生；它们可以被挤出为最终产品，例如凝胶、涂层、薄膜、丝线或胶粘剂；或它们可以通过压模挤出或挤出到模具中以产生最终制品，如
板或其他结构构件。降解促进的聚合物的中间体形式(球粒、薄片或其他形式)可以通过模塑、成形或加工(例如，热压成形、吹塑、挤出或注塑等)的各种其他方法来利用，以产生最终产品，例如注塑制品(例如，塑料刀具、园艺栽培器皿等)，薄膜，瓶子或挤出制品。本文描述的实施方案允许合理利用各种投入物和工艺来制备和工程化降解促进的聚合物，以使得降解促进的聚合物可以根据目标应用要求及其给定环境条件来降解。该投入物可以包括例如可降解的聚合物、蛋白质或其他聚合物材料，降解促进剂，填料，改性剂以及其他组分(如滑爽剂、UV稳定剂、润湿剂、抗冲击改性剂等)。具有促进的降解特性的这些降解促进的聚合物可以适用于例如水性或非水性环境、堆肥堆积物或常规被润湿和/或暴露于阳光中并且需要有改善的、可编程的或受控制的降解周期的任何环境。本文描述的实施方案可以提供用于材料、产品和包装的聚合物，这些材料、产品和包装促进和满足更为环境友好的聚合物的可持续性策略。此外，本文描述的实施方案提供多种行业中要求的可降解性。本文描述的实施方案提供对于指定环境中的最终应用满足行业可降解性要求的聚合物，并且这些聚合物是所需的。因此，促进和控制聚合物的降解可以是有用且有益的。本文描述的实施方案能够促进、增强或控制许多聚合物(在本文中被称为“可降解聚合物”)的降解速率。例如，许多可降解聚合物含有酯键，并且当这些键断裂时，该材料降解。可降解聚合物可以包括：例如聚乳酸(PLA)；聚羟基链烷酸(PHA)聚合物，其包括例如聚羟基丁酸酯(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过有机原料(如玉米)的生物转化来产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两者的组合。天然存在的填料例如有机纤维以及一些无机填料例如碳酸钙和硫酸钙(两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，以改进可降解聚合物或降解促进的聚合物的机械特性或热特性。本文描述的实施方案还涉及根据其最终应用要求和环境条件来制备、工
程化、加工和/或混配降解促进聚合物。更确切地说，本文描述的实施方案涉及根据最终应用要求和环境条件来将可降解聚合物与降解促进剂共混和混配在一起，所述降解促进剂被设计为促进所得降解促进的聚合物的降解。另外，本公开涉及通过利用可以被改性的可降解聚合物来促进和控制降解促进的聚合物的降解。应理解，可降解聚合物和所得降解促进的聚合物两者都可以是聚合物的共混物、聚合物和蛋白质的共混物、包含键合的聚合物和非聚合物材料的混杂材料、和/或上述任何项的复合物。在一些实施方案中，为了满足加工需要以及预期应用或适用环境条件的物理和/或降解要求的目的，可降解聚合物可以例如通过将它们与其他聚合物、填料或添加剂共混和/或组合来改性。另外，本文描述的实施方案结合使用可能改性或不改性或者增容或不增容的填料。这类填料可以是无机填料(例如，碳酸钙、玻璃等)或有机填料(例如，木材、亚麻、大麻、禽类羽毛以及其他有机材料)。在一个实施方案中，降解促进的聚合物材料可以被工程化来用于温度高于例如约22℃的环境以及潮湿环境，例如园艺栽培器皿，其中降解促进的聚合物的降解可以在其首次使用时开始并且在将植物种植到地里时加速。在另一个实施方案中，降解促进的聚合物材料可以被工程化来充当承压防潮材料，所述承压防潮材料被要求在水性流体或酸性盐水流体中在例如约60℃的温度下，在例如约21天内，降解例如约90％，其中该降解在与环境首次接触时开始。在另一个实施方案中，降解促进的聚合物材料可以被工程化来通过在其上涂布降解促进的聚合物来减少金属的生物污垢。该降解促进的聚合物还可以用于其他应用，例如作为保护性涂层或薄膜，其在水性或潮湿环境中的降解时间短于非降解促进的聚合物。本文描述的方法和系统可以允许通过结合、加工、混配或共混一个或多个类型和量的投入物(包括，例如可降解聚合物、降解促进剂、可以影响降解速率的其他聚合物或聚合物材料、填料和/或添加剂)来工程化降解促进的聚合
物，所述投入物可以被选择为能实现降解促进的聚合物的所要求的或所需的物理、化学或其他特性，并且可以满足所述应用的环境、降解和其他要求或条件。另外，可降解聚合物与降解促进剂的混配可以通过利用连续混配/挤出工艺例如双螺杆混配机/挤出机来实现。另外，对于混配可降解聚合物与降解促进剂的连续工艺，可以管理该混配的合适的方式、顺序、步骤和控制以在不分解降解促进剂的情况下实现降解促进剂的，尤其是，均匀的分布和分派(disbursement)。可以使得降解促进剂在可降解聚合物的整个聚合物结构中进行紧密接触，以便更好地控制降解。可降解聚合物与降解促进剂之间的这种紧密接触可以提高所得降解促进的聚合物的降解速度。例如，可以减少降解(例如含有酯键的聚合物的水解)所需要的活化能。在一个实施方案中，将可降解聚合物与适当的量和类型的降解促进剂例如酸性部分混配，以获得降解促进的聚合物。在一些实施方案中，其中可以添加降解促进剂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)。在一些实施方案中，其中可以添加降解促进剂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内酯。在一个实施方案中，降解促进剂可以与针对特定物理特性而共混的两种或更多种可降解聚合物(例如PHA聚合物)的共混物混配。该共混物可以包括例如聚乳酸和聚乙醇酸共混物、聚乳酸和聚羟基丁酸酯共混物、具有不同基础聚合物特性的聚乳酸聚合物的共混物等。在一个实施方案中，降解促进剂可以混配到至少一种可降解聚合物和至少一种不可降解聚合物的共混物中，以使得在完成降解过程之后，不可降解聚合物的基质可以保持完整。在一个实施方案中，降解促进剂可以是结合到可降解聚合物中的酸性部分，所述可降解聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于促进聚合物的降解的方法，其包括：将可降解聚合物和降解促进剂混配以产生降解促进的聚合物其中所述聚合物包括PHA聚合物，并且降解促进剂包括酸性部分，所述酸性部分包括有机酸或路易斯酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.08 US 61/863,6511.一种用于促进聚合物的降解的方法，其包括：将可降解聚合物和降解促进剂混配以产生降解促进的聚合物其中所述聚合物包括PHA聚合物，并且降解促进剂包括酸性部分，所述酸性部分包括有机酸或路易斯酸。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机酸包括草酸、己二酸、琥珀酸、乳酸以及柠檬酸。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路易斯酸包括以盐递送的Cu2+、Zn2+、Mg2+。4.如权利要求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.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括聚酯聚合物。6.如权利要求1所述的方法，其包括：将两种或更多种聚合物共混在一起；以及将所述聚合物的共混物与所述降解促进剂混配。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括至少一种可降解聚合物和至少一种不可降解聚合物。8.一种用于促进聚合物的降解的方法，其包括：将石油基聚合物和降解促进剂混配以产生降解促进的聚合物，其中所述石油聚合物包括乙烯基化合物和/或烯烃。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述降解促进剂包括UV增强剂。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述UV增强剂包括锐钛矿氧化钛和氧化锌中的至少一种，所述乙烯基化合物包括聚氯乙烯，并且所述烯烃包括聚丙烯。11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述降解促进剂包括UV增强剂和酸性部...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰·皮尔逊，
申请(专利权)人：阿斯彭研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US