[发明专利]聚合物中的抗氧化剂稳定剂

说明书

本发明涉及硬木木质素、软木木质素和/或草木素作为聚合物中的抗氧化剂稳定剂或聚合物组合物(例如热塑性塑料、热塑性复合材料、热固性材料、涂料、膜、粘合剂、个人护理组合物或其任意组合)的用途。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月7日提交的美国临时专利申请No.62/555,642的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及草木质素和/或硬木木质素作为抗氧化剂在聚合物或聚合物组合物中的用途。具体而言，本文公开草木质素和/或硬木木质素作为聚合物中的抗氧化剂稳定剂或聚合物组合物(例如热塑性塑料、热塑性复合材料、热固性材料、涂料、膜、粘合剂、个人护理组合物或其任何组合)的用途。

背景技术

早就认识到，由于热和紫外线的直接或间接作用，大多数聚合物(例如热塑性塑料)随着时间的流逝易于氧化降解。尽管氧化降解可在聚合物的混合和加工的早期中发生，但在最终产品中更普遍地认识到在降解产物中，性能下降会更加明显，从而导致强度、柔韧性、刚度、耐刮擦性或光泽的损失。详细的降解机理很复杂，但通常被认为是自由基，从引发步骤开始，例如从聚合物链中丢失氢原子(H·)，而留下反应性和不稳定的聚合物自由基(R·)。自由基反应的传播可包括多种反应，包括与氧分子的聚合物自由基反应以形成过氧自由基(ROO·)，然后可以从另一条聚合物链上除去氢原子以形成氢过氧化物(ROOH)并产生另一个聚合物自由基(R·)。然后，氢过氧化物可以分裂为两个新的自由基(RO·)和(·OH)，它们将继续将反应传播到其他聚合物分子。与相邻聚合物链的进一步反应可导致分支和交联。通过结合自由基自然可以终止反应，但是在这段时间内聚合物可发送大量降解。本领域已经开发了添加剂，其被设计用于在降解过程中“清除”自由基，从而更快地终止自由基反应。这样的添加剂通常被称为抗氧化剂稳定剂。稳定的聚合物包括但不限于聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸乙烯酯(PVA)、氯化聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、PVC/ABS共混物、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯、聚氨酯、丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸、聚酰胺、尼龙、弹性体等。

已知的抗氧化剂稳定剂包括重金属盐、有机金属化合物和配合物，包括铅、钡、镉、锡、以及最近的锌、钙、镁和铝等金属，但由于环境和/或毒理学方面的考虑，其中大多数已经(或正在)淘汰。其他抗氧化剂稳定剂包括有机亚磷酸酯和-亚膦酸酯、位阻酚、胺和硫代酯。

除了稳定自由基(终止降解反应)并具有有利的环境和毒理学特性外，稳定剂还必须显示出与聚合物的良好相容性，以及抵抗通过扩散或浸出而迁移出聚合物的能力。对于小分子添加剂，后一个问题(抗氧化剂添加剂的迁移和起霜(blooming))尤其麻烦，特别是如果与聚合物的相容性差的话。许多商业稳定剂添加剂缺乏这些特性中的一种或多种。需要一种提供所有这些性能的经济的稳定剂添加剂。

本发明的方法和组合物针对这些以及其他重要目的。

发明概述

在实施方案中，提供包含热塑性聚合物和生物质的组合物，其中生物质包含木质素，并且其中组合物包含基于所述生物质的重量的量不大于20％的纤维素和/或半纤维素。

在实施方案中，提供包含硬木木质素、软木木质素和草木质素中一种或多种的聚合物或聚合物组合物。在某些实施方案中，聚合物或聚合物组合物还可包含吖啶橙(AO)。因此，在实施方案中，提供包含硬木木质素的聚合物或聚合物组合物。在进一步实施方案中，提供包含软木木质素的聚合物或聚合物组合物。在甚至进一步实施方案中，提供包含草木质素的聚合物或聚合物组合物。

在某些实施方案中，提供热塑性塑料、热固性材料、复合材料、涂料、膜、粘合剂、个人护理组合物或其任意组合，包含所公开的聚合物或聚合物组合物。因此，例如，公开的热塑性塑料、热固性材料、复合材料、涂料、膜、粘合剂、个人护理组合物或其组合可以由公开的聚合物或聚合物组合物形成或制备。