[发明专利]用于促进聚合物光氧化降解和生物降解的双降解添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物环保型降解添加剂，具体说是用于促进聚合物光氧化降解和生物降解的双降解添加剂。

背景技术

关于光氧化降解：它是光和氧两种降解作用的综合效应。其工作机理是含有光氧化降解促进剂的聚合物在光的作用下引发脱氢反应，将能量转给聚合物分子，使之发生断链和交联，即发生光催化降解反应，这个过程往往伴随生成含氧官能团(如羧基、羟基、羰基等)，使聚合物进一步发生氧化降解。含有光氧化降解促进剂的聚合物被称为光氧化降解聚合物。

关于生物降解：一般是指微生物的分解作用，包括微生物的有氧呼吸或无氧呼吸或两种呼吸都存在，通常被认为是酶催化水解，或者非酶水解，或者由两者共同作用；起生物降解作用的微生物主要包括真菌、霉菌或藻类，作用机理一般是协同作用，同时伴有相互促进的物理、化学过程以及酶降解，逐步发生在分子、纳米、微观以及宏观的水平上，最终形成真正能够适应环境的产物；对于合成聚合物的酶降解而言，由于很多微生物体具备产生水解酶(酶催化水解)的能力，因而在聚合物主链上含有可水解的官能团的聚合物特别容易受到微生物的攻击；生物降解有机物的难易程度首先取决于微生物的种类和其自身的特性，同时也与其结构特征有关。结构简单的有机物一般先降解，结构复杂的一般后降解。另外一方面，聚合物的降解效果也与微生物的适应性有很大关系。

可生物降解聚合物分为两种类型：可生物降解天然聚合物和可生物降解合成聚合物。前者生物降解的速率可能会从几小时到数年不等，具体取决于其所含官能团的性质和复杂程度而定；同时，其降解程度也因组织的降解模式不同而有所不同，例如：氧化和水解这两种不同的降解模式；另一方面，可生物降解的合成聚合物的单体也是可水解的、易氧化的、可热降解的或通过其他方式从而最终降解；所以在这个意义上说，天然聚合物与合成聚合物两者之间没有太大的区别。

关于光氧化降解和生物降解之间的联系：一般认为，可氧化的聚合物比可水解的聚合物的生物降解速率要慢，但氧化后的聚合物比没有氧化过的聚合物更具有脆性和更容易水解，作为结果其常常增加了生物可降解能力。即使是聚乙烯，这种相当稳定和不容易直接水解和直接降解的聚合物，也被证明在经过最初的光氧化之后而具有了生物降解性，促进了聚乙烯的可氧化性，并进一步增强了其可水解性，从而达到生物降解的目的；为此，通过添加光氧化降解促进剂，可使聚合物得到成倍的脆化和最终生物降解，从这个意义上来讲，光氧化降解为进一步的生物降解提供了物质基础和充分条件，但不是必要条件，即不含有光氧化降解促进剂的聚合物同样能够被生物降解，只要是有适合的微生物环境。

为了达到最终完全降解聚合物的目的，国内外已经做了大量的技术开发研究，例如：

(1)美国专利号：US20100200392提供了一种金属氧化物或金属卤化物作为光降解催化剂的制备方法，用于光催化降解空气或水中的有机污染物。

(2)美国专利号：US3860538公布了一种光氧化降解聚合物母粒，暴露于紫外线辐射发生光降解，组份包括一种合成聚合物和酮共聚物，其中含有大约0.01至约百分之五的重量羰基。

(3)美国专利号：US5204412公布了一种光氧化降解聚合物的组成，包括50-99％一种热塑性聚合物和1-50％光降解添加剂，该光降解添加剂是一种聚酮。

(4)美国专利号：US7037983提供了一种用来改性可生物降解聚合物的方法，在一种促进剂的参与下，可生物降解聚合物与乙烯基单体直接反应，该促进剂可能是自由基引发剂，能够引发热、离子、紫外线照射、电离辐射和其他高能量的转化。适合的生物降解聚合物包括聚己内酯，聚(乳酸)，聚(羟基乙酸)和聚(乳酸羟基乙酸)。合适的乙烯基单体包括丙烯酸，甲基丙烯酸酯等。

(5)美国专利号：US3852227公布了一种光降解聚烯烃的组成，包括：聚烯烃、光降解剂、一种羰基化合物，如二苯甲酮化合物，蒽醌类化合物，苯烷基酮化合物，茚酮化合物和茚满酮化合物、一种脂肪族羧酸的锌、镁、铝、钙和钡盐。

(6)美国专利号：US20070265371提供了一种可生物降解塑料组成，控制与协同其中的三个组份达到生物降解速率的作用，调整水解率可明显改善耐候性；还提供了相应的成型加工方法。生物降解塑料的组成包括：一种脂肪族可生物降解塑料、一种用作紫外线吸收剂以及一种抗氧化剂，并提到这三种组份的具体物质名称及范围。