[发明专利]一种用于改善聚合物的生物降解性的方法

说明书

本发明涉及一种用于改善聚合物的生物降解性的方法，更具体地，涉 及一种用于提高含碳聚合物的氧生物降解速率的方法。

已知的是，向聚合物中添加可促进其降解的物质，以使其分解并随后 在环境中生物降解。近年来，为了减少被掩埋的塑料垃圾的量并使碳基聚 合物以混合肥料的形式或在通过在土地上散布而降解之后返回到生物循环 中，这些体系的一些应用已变得重要。生物可降解塑料的一种重要的应用 是短期应用(例如，食品包装和垃圾掩埋遮盖物)，此时产品的寿命必须 恰好足够长，从而提供合适的保存期以及产品使用者所要求的使用寿命。 这个要求在过去已经通过向含碳聚合物中添加过渡金属离子而实现，所述 过渡金属离子促进氧化因而使聚合物降解。使用过渡金属催化剂来加速氧 吸收的方法的缺点是，部分的过渡金属会造成环境污染，而这一点是不可 避免的。毫无疑问，这是不期望的。

这种现有方法可从US-5350783得知，该文描述了，在堆肥促进剂 (composting promoting agent)的存在下，热塑性产品被降解成具有增强 的生物降解性的低分子量材料。堆肥促进剂选自非金属金属配合剂、非氧 化金属金属配合剂。堆肥促进剂在氧化金属化合物的存在下转化成活性氧 化剂。提到的堆肥促进剂的某些示例是β-二酮(1，3-二酮)和β-酮酯。堆 肥促进剂总是需要与氧化金属化合物结合。给出的氧化金属化合物的某些 示例是铁、铜、锰、钴、铈、银、铬和镍。

本发明的目的是克服上述缺点，并提供一种提高含碳聚合物的氧生物 降解速率的方法，该方法无需使用环境上不接受的金属，但仍可达到期望 的和可接受的氧生物降解速率。

这个目的通过提供一种用于提高含碳聚合物的氧生物降解速率的方法 来实现，所述方法至少包括将氧化催化剂添加到含碳聚合物中的步骤。合 适的氧化催化剂是含有至少一个1，2-氧代-羟基片段的组分。优选地，所述 含有至少一个1，2-氧代-羟基片段的组分包含至少一个如式I的1，2-氧代-羟 基片段：

式I

其中，X和Y彼此相同或不同，各自表示：

X：OR、SR、NR₁R₂、R、O^-M⁺；

Y：OR、SR、NR₁R₂、R；

R、R1、R2：各自独立地选自由H、任选取代的C₁-C₂₀烷基、任选取 代的C₆-C₂₀芳基、任选取代的C₇-C₂₀烷芳基和任选取代的C₇-C₂₀芳烷基组 成的组；

M⁺：碱金属阳离子、碱土金属阳离子或铵离子，

并且其中X和Y可以结合在一起形成具有至少5个碳原子的环状结 构，和/或X或Y的任一个表示可被任选取代的低聚或聚合残基。

优选地，X和/或Y是R。更优选地，X和Y是R。甚至更优选地，X 和/或Y是任选取代的C₆-C₂₀芳基或任选取代的C₇-C₂₀芳烷基；或者，X是 任选取代的C₁-C₂₀烷基，且Y是任选取代的C₆-C₂₀芳基。在另一优选实施 方式中，X是OH。在另一优选的实施方式中，X是具有1-20个碳原子的 任选取代的烷氧基，且Y是任选取代的C₆-C₂₀芳基。在本发明的另一优选 实施方式中，X是O^-M⁺，其中M⁺表示碱金属阳离子、碱土金属阳离子或 铵离子。当X和Y结合形成环状结构时，所述环状结构优选包含至少7个 碳原子。

烷基、芳基、烷芳基或芳烷基的取代基实例是以下基团：例如卤素、 胺、醇、醚、酯、酮、醛、聚亚烷基氧残基、羧酸酯、酸酐、酰胺、脲或 氨基甲酸酯(urethane)。

聚合残基的实例是例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚 环氧丙烷、聚碳酸酯、聚氨酯或聚酯。