[发明专利]聚烯烃基体中的除氧剂体系

说明书

技术领域

氧阻隔聚合物，和特别是具有活性除氧体系的聚烯烃。

背景技术

限制氧敏感性材料暴露在氧气中可以帮助改善许多产品(例如食物、饮料和药品，仅示意少量)的存放期。聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)是用于膜和其它塑料包装的常见商品聚合物。这些聚合物倾向于具有良好的水分阻隔性质，但是对氧气相当有渗透性。为了对使用这些商品聚合物的包装赋予氧阻隔特性，经常包括阻隔材料或阻隔层作为包装的一部分。例如，将乙烯乙烯醇(EVOH)、尼龙、金属膜和其它氧阻隔层与作为单独层的PP或PE结合以形成多层膜或包装。然而，在包装膜结构中，为了阻止氧气通过，使用这样额外的阻隔层易于产生相对较厚的多层膜。在许多情况下，例如，为了赋予聚丙烯或聚乙烯膜氧气阻隔特性，使用粘合结合层将EVOH或尼龙固定到聚丙烯或聚乙烯，使EVOH或尼龙层粘合到聚丙烯或聚乙烯，成为五层层压材料。一个示例性的现有膜层压材料包括下述层(按顺序)：PP/结合/EVOH/结合/PP层；或者PE/结合/EVOH/结合/PE层。这些厚的层压材料可能比较昂贵，限制了包装应用，并且由于EVOH或尼龙成分，可能限制膜的再循环能力。这些现有的氧阻隔材料被认为是被动式产品，因为它们配置为阻挡氧气穿过膜或其它包装材料。

限制将氧气暴露到氧敏感性材料的其它尝试是使用除氧材料。由于除氧剂不必阻隔氧气通过，而是配置为当氧气渗透过膜或包装时与氧气反应以及结合氧气，因此除氧材料形成活性屏障。通常在聚酯中使用聚酰胺-金属催化剂除氧体系实现氧气阻隔。常用的聚酰胺(聚合物中酰胺基团单体)是聚己二酰间苯二甲胺，其在商业上被称为MXD6。然而，虽然聚酰胺基除氧剂在聚酯(例如PET)中起良好作用，但它们易于与许多其它用于包装的聚合物不相容或者不混溶。例如，MXD6倾向于在聚烯烃例如聚丙烯和聚乙烯中不相容或者不混溶。其它已知除氧材料也倾向于不与聚烯烃材料相容或混溶。不相容性材料可形成多相或者非均匀的混合物。据信当其与聚烯烃材料结合时，在聚合物中除氧材料的非均匀分散易于限制现有的化学物质的除氧能力。

除氧膜通常包括催化剂，并且在某些情况下，包括与可氧化基材结合的助催化剂。除了具有聚烯烃聚合物的现有除氧材料的不足之外，连同除氧剂化学物质使用的催化剂和助催化剂还可能不足以稳定到可以加入到使用传统膜挤出或模塑加工的单层聚烯烃膜中。除氧剂组合物通常不能承受膜挤出或模塑过程中苛刻的加工和热条件。即使与聚合物形成的期望的膜相容，适用于除氧体系的许多成分在通常用于使这些聚合物形成膜或者模塑结构的温度下可能分解或降解。分解或降解的材料倾向于不能有效地充当催化剂或者助催化剂。

概述

公开了用于聚烯烃组合物的活性氧阻隔或除氧体系。在一个方面，提供了利用分散在聚合物体系例如聚烯烃基体中的除氧化合物的活性氧阻隔。在另一个方面，还提供了在包装膜聚合物基体(例如多层或单层膜)内加入这样的化学物质。例如，除氧体系的成分可以均匀地分散在单层或者多层聚乙烯或聚丙烯中，并且足以稳定到承受膜挤出过程的热暴露，和在形成的聚合物基体中保留高水平的除氧活性。

通过一种方式，提供了除氧聚烯烃组合物。该组合物包括含有聚烯烃的连续非极性聚合基体。除氧微区分散在连续非极性聚合基体中。除氧微区包括可氧化聚合物、过渡金属催化剂或其盐，和有效地清除透过连续非极性聚合物基体的氧的助催化剂。该方法中，除氧微区在连续非极性聚合基体内部形成离散的极性区域。该组合物还包括在连续非极性聚合物基体中的聚合相容剂。所述聚合相容剂具有极性部分和非极性部分，并且以有效量提供，使得极性除氧微区均匀分散在连续非极性聚合物基体中。在本文的组合物的某些形式中，比起单纯的单层聚烯烃膜，可以显示出穿过聚烯烃膜的氧减少到约450分之一至约6800分之一。

在另一方式中，提供了一种在暴露在挤出或模塑工艺的热处理条件后保留除氧化合物的高活性的方法。所述方法包括首先将除氧聚合物、催化剂或其盐、催化介体和具有极性部分和非极性部分的聚合相容剂混合，以形成它们的母料。接着，将混合的母料添加到包括聚烯烃的非极性聚合物组合物中。然后将所述混合的聚烯烃材料挤出或模塑，以形成除氧聚烯烃组合物。所形成的组合物具有除氧聚合物、催化剂或其盐以及催化介体的离散极性区域，所述区域连同包括聚烯烃和聚合相容剂的连续非极性聚合物基体而形成。

附图简介

图1是分散有除氧微区的聚烯烃基体的示意图；

图2是除氧曲线；

图3包括SEM图像；和

图4包括SEM图像。

发明详述