[发明专利]可堆肥的卤乙烯聚合物组合物、复合材料和垃圾填埋物的生物降解

说明书

相关申请

本申请是于2005年1月24日提交的题为“可堆肥的卤乙烯聚合物组合物和复合片材”的美国专利申请序号11/041,322的部分连续申请，该申请的整个说明书和权利要求在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及可堆肥或可生物降解的卤乙烯聚合物组合物例如聚氯乙烯(PVC)和所述聚合物的复合片材。

背景技术

多年来都希望由卤乙烯聚合物如聚氯乙烯(PVC)制得在例如垃圾填埋场中通过微生物可生物降解或者环境可降解的塑料材料。尽管付出了相当的努力，垃圾填埋场中正充满了塑料材料及由其制得的制品，它们或许几百年也不会降解。对于被视为不能生物降解的卤乙烯聚合物材料如PVC尤其如此，也就是说它们在厌氧条件下继续存在于垃圾填埋场中，无限期地没有显著的分解。该因素限制了PVC在许多产品中的接受性，其中它的性能和低成本是吸引人的。实例是可印刷薄膜和片材。若软质(增塑)PVC的样品按照ASTM D 5526测定塑性材料在强化填埋条件下厌氧生物降解的标准试验方法进行测验，在与模拟家庭垃圾在97°F下接触100天后没有明显失重或外观变化。相比之下，纤维素聚合物和其它可生物降解塑料如聚乳酸和聚己酸内酯被完全消耗。

现在对可堆肥卤乙烯聚合物组合物用于许多终端产品有特别的需要，所述终端产品如聚氯乙烯薄膜、横幅、广告牌、招牌、层压制件、喷墨介质、尿布、卫生垫等。这些产品必须满足实用的性质如撕裂强度、拉伸和冲击强度以在许多制品中起作用。然而，这些使它们有用的性能又导致它们缺乏生物降解性。PVC和其它卤乙烯聚合物已经在许多实际制品中获得了广泛的使用。然而，所述可堆肥卤乙烯聚合物组合物或复合材料的目标还没有实现。

发明内容

本发明涉及一种可堆肥卤乙烯聚合物组合物。特别是聚氯乙烯(PVC)组合物通过与有机钛酸酯或锆酸酯化合物和有机锡化合物的降解助剂组合物配制而变得可堆肥。

如上述11/041,322专利申请中报导的，以该发明的宽泛形式，已经将聚氯乙烯组合物与增塑剂和稳定剂与降解助剂组合物一起配制。包含该组合物的聚合物片材和具有纺织或无纺片材的复合材料已经被制得可堆肥。

上面确定的11/041,322专利申请中还报导，现在已经发现能将PVC配制成在生物降解能力上可与纤维素聚合物相比或超过纤维素聚合物。在该发明更具体的形式中，这样的组合物由以下物质组成：(a)PVC；(b)选自完全脂肪族羧酸酯的增塑剂；(c)选自不含硫的二烷基和单烷基羧酸锡的热稳定剂；和(d)反应性有机钛酸酯或有机锆酸酯。这样的组合物可通过标准方法如挤出、压延或涂覆用于由塑料溶胶或有机溶胶生产PVC薄膜和片材。它们可包含通常用在PVC配混中的其它添加剂，如填料、颜料、抗氧化剂、UV光吸收剂、粘合剂等。这样的薄膜可层压到由聚合物如聚乙烯醇、聚酰胺、聚乳酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯和聚酯制得的可生物降解的织物上，或者层压到纸上以生产在垃圾填埋条件下完全可生物降解的层压制件。这些层压制件特别可用于可印刷片材结构，在使用后可将其在标准垃圾填埋场中处理掉。

在本发明中还取得其它非显而易见或意料不到的改进。特别是，卤乙烯树脂如PVC的组合物当采用本发明的降解助剂体系时即使没有增塑剂也是可堆肥的。而且，还发现反应性有机钛酸酯或有机锆酸酯除了上述申请中公开的酰胺加合物外可扩展到包括其它单体加合物。例如，已经发现有机钛酸酯或有机锆酸酯和有机锡化合物的酯加合物以相对用量使得卤乙烯聚合物组合物可堆肥，即使在没有增塑剂的情况下。

因此，本申请涉及包含卤乙烯聚合物和降解助剂体系的可堆肥卤乙烯聚合物组合物，所述降解助剂体系包含有机钛酸酯或有机锆酸酯和有机化合物的单体加合物，其中使用相对量的所述降解助剂以使得卤乙烯聚合物组合物可堆肥。这里所用的术语“加合物”是指单体分子和有机钛酸酯或有机锆酸酯分子的复杂缔合。之前报导过新烷氧基改性的单烷氧基钛酸酯或锆酸酯的酰胺盐实现了该发明的目标。酰胺盐具体地通过甲基丙烯酰胺限定为反应性钛酸酯或锆酸酯的单体加合物。还发现特定的有机钛酸酯或锆酸酯的酯加合物也可以在本发明的降解助剂体系中起作用。有机钛酸酯或有机锆酸酯加合物的单体酯的例子是甲基丙烯酸二甲基氨乙酯。还发现二甲基氨丙基丙烯酰胺与甲基丙烯酰胺一样有效。