[发明专利]将生物降解性助剂添加到塑料材料中

说明书

本文描述了用于通过使本身不可生物降解的塑料材料与基于碳水化合物的聚合材料共混来使所述塑料材料可生物降解的方法，所述基于碳水化合物的聚合材料由以下材料形成：a)一种或多种淀粉和增塑剂(例如，甘油)；b)在所属领域中被称为OXO材料的添加剂和/或与有助于使所述不可生物降解的材料进行生物降解的微生物相互作用的添加剂。所述基于碳水化合物的聚合材料比所述不可生物降解的材料的结晶度更低，例如基本是非晶形的，且具有不超过20％的结晶度。当在引起生物降解的条件下进行测试时，共混物的生物降解程度大于基于碳水化合物的聚合物的含量。

背景技术

传统的基于石油化学的塑料能配制成坚固、轻巧且耐用的。出于这个原因，其在无数消费品中大量使用。然而，这些塑料通常在很大程度上不可生物降解，且因此，数亿吨的塑料搁置在垃圾填埋场或海洋中的漂浮物中。为了减少塑料废物的量，使用可生物降解材料来生产通常使用基于石油化学的塑料生产的一些制品。

基于石油化学的塑料材料(例如大量的聚乙烯和聚丙烯)以及许多其它塑料(聚对苯二甲酸乙二酯聚酯、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龙等)通常不易生物降解。即使这类材料的所谓“绿色”塑料也通常是这种情况，该塑料可能来源于可再生或可持续的来源而非石油化工原料。

近年来，一直在努力通过添加UV和/或OXO可降解添加剂(例如，来自Willow RidgePlastics的PDQ-M、PDQ-H、BDA和OxoTerra^TM添加剂，来自LifeLine的OX1014添加剂，或有机添加剂(例如，Enso的Enso 、Bio-Tec Environmental的添加剂、ECMBiofilms的ECM母料球粒添加剂或)来使这类塑料材料越来越可降解。可生物降解的塑料添加剂。已知OXO可降解添加剂会破坏材料的长碳链，这会使材料更易于生物降解。以这种方式降解塑料材料是通过UV和/或氧气的作用。通常通过微生物、细菌或真菌来进行后续作用。一些塑料工业协会(例如，SPC、APR、FPA和/或BPI)以及如欧盟和某些州(尤其是加利福尼亚州(California))的政府机构通常反对使用这类添加剂。通常认为降解程度(尤其是任何生物降解性)和所引起的降解的速率太慢，且UV和/或OXO添加剂可能会简单地引发结构碎裂或降解，其加速将这类塑料材料物理降解成底层基础塑料材料的小块(“微型塑料(micro plastic)”)，而非所需的将塑料实际转化为天然材料(例如二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)和/或甲烷(CH₄)。一些司法管辖区(例如欧盟和一些州)已经采取劝阻或甚至提议禁止使用这类添加剂或至少禁止主张含有添加剂的塑料的生物降解性的政策，因为这类主张被认为具有误导性。

这些政府机构认为，OXO添加剂可能仅仅由于暴露于UV光(来自日晒)和/或氧气而加速塑料制品本身的宏观结构的破坏。在给定的时间范围内(例如，5年、3年或1年)，这类特殊塑料实际上可能不会生物降解至任何明显的程度，而是仅会失去强度，破裂且破碎成小块。结果可能是一堆小块的聚乙烯或其它基础塑料材料，其在瓶、膜或其它制品由于存在UV和/或OXO添加剂而随时间物理降解时产生。然而，聚乙烯或其它基础塑料材料的重量分数可能保持基本上相同，而实际上没有发生显著生物降解为基础元素的情况。降解可能主要是物理上的，因为制品变脆、破裂且破碎成小块，从而留下许多聚乙烯或其它基础聚合物的小碎片。将术语“可生物降解”应用于这类塑料材料可能被认为是用词不当，因为实际上可能不会发生聚合材料本身的完全生物降解(例如，其中大部分塑料将会降解成CO₂、CH₄、H₂O等)。

另外，说是可生物降解的塑料的制造商可能加入了化学降解添加剂(例如有机材料)，该化学降解添加剂可单独操作或与OXO添加剂组合操作，以实现一定程度的生物降解。然而，因为任何生物降解可能非常缓慢，所以一些人还认为这些添加剂具有有限的价值。另外，添加剂的组成通常是商业秘密，尽管一些人推断添加剂与UV和/或OXO添加剂的组成相似或相同。由于对化学添加剂实际上会导致充分生物降解为基础元素持有怀疑，所以一些塑料工业协会和监管机构同样地反对在塑料组合物中加入所谓的有机添加剂，尤其关于其会导致真正的生物降解的任何主张。