PROCESO PARA MEJORAR LA BIODEGRADABILIDAD DE UN POLÍMERO.

Un proceso para aumentar la velocidad de oxobiodegradación de un polímero que contiene carbono,

el cual comprende al menos el paso de añadir un componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi de acuerdo con la fórmula I al polímero que contiene carbono, siempre que cuando X sea OH, la concentración de metal de transición en la composición sea menor de 10 ppm: fórmula I donde X e Y pueden ser idénticos o distintos entre sí, y representan, respectivamente: X: OR, SR, NR1R2, R, O - M + ; Y: OR, SR, NR1R2, R; R, R1, R2: un grupo que se selecciona de forma independiente uno de otro entre los grupos que consisten en H, un grupo alquilo C1-C20 opcionalmente sustituido, un grupo arilo C6-C20 opcionalmente sustituido, un grupo alquilarilo C7-C20 opcionalmente sustituido y un grupo arilalquilo C7-C20 opcionalmente sustituido; M + es un catión metálico alcalino o un catión metálico alcalinotérreo, o un ion amonio; y donde X e Y se pueden unir entre sí para formar una estructura cíclica de al menos 5 átomos de carbono, y/o donde X o Y representan un residuo oligomérico o polimérico, el cual puede estar opcionalmente sustituido; y donde el polímero que contiene carbono es una poliolefina saturada, un (co)polímero de estireno y/o la mezcla de este con polímeros poliinsaturados, un polímero insaturado, un copolímero de polímeros insaturados con polímeros saturados, un copolímero en bloque, un polímero que contiene enlaces éster, un polímero que contiene enlaces amida, un polímero que contiene enlaces éter y mezclas y copolímeros en bloque de cualquiera de los polímeros anteriores; y donde el proceso comprende además el paso de añadir una sal metálica alcalina, una sal metálica alcalinotérrea o una sal de amonio a la composición

La presente invención se refiere a un proceso para mejorar la biodegradabilidad de un polímero, más específicamente un proceso para mejorar la velocidad de oxobiodegradación de un polímero que contiene carbono. Es sabido que se añaden sustancias a los polímeros para promover su degradación, de manera que se desintegren y 5 posteriormente se degraden en el medioambiente. En los últimos años, varias aplicaciones de estos sistemas han cobrado importancia para reducir la cantidad de residuos de plástico que se entierran en los vertederos y para volver a incorporar los polímeros basados en carbono al ciclo biológico ya sea en forma de compost, o bien esparciéndolos sobre la tierra después de la degradación. Las aplicaciones a corto plazo suponen una aplicación importante de los plásticos biodegradables (por ejemplo, envases para comida y cubiertas para vertederos), en las cuales el tiempo de 10 vida del producto tiene que ser simplemente lo suficientemente prolongado como para proporcionar la vida útil y la vida eficaz apropiadas que requiere el usuario del producto. En el pasado, se ha conseguido cumplir este requisito mediante la adición de iones de metales de transición a los polímeros que contienen carbono, dichos iones de metales de transición promueven la oxidación y, de este modo, la degradación del polímero. Una desventaja de este método que utiliza catálisis de metales de transición para acelerar la absorción de oxígeno es que resulta inevitable que parte del 15 metal de transición causará contaminación medioambiental. No es necesario mencionar que esto no es deseable.

Dicho método de la técnica anterior se encuentra en la patente US-5.350.783, en la cual se describe como se degradan los productos termoplásticos para obtener materiales de peso molecular bajo con una mayor biodegradabilidad en presencia de un agente promotor del compostaje. El agente promotor del compostaje se selecciona del grupo que consiste en agentes complejantes de metales no metálicos y agentes complejantes de metales 20 metálicos no oxidantes. El agente promotor del compostaje se convierte en un oxidante activo en presencia de un compuesto metálico oxidante. Algunos ejemplos mencionados de agentes promotores del compostaje son beta-dicetonas (1,3-dicetonas) y beta-cetoésteres. El agente promotor del compostaje siempre necesita combinarse con un compuesto metálico oxidante. Algunos ejemplos del compuesto metálico oxidante son hierro, cobre, manganeso, cobalto, cerio, plata, cromo y níquel. 25

El objetivo de la presente invención es superar las desventajas mencionadas anteriormente y proporcionar un proceso para aumentar la velocidad de oxobiodegradación de un polímero que contenga carbono sin necesidad de utilizar metales nocivos para el medioambiente y alcanzar aun así velocidades de oxobiodegradación deseables y aceptables.

Este objetivo se alcanza proporcionando un proceso para aumentar la velocidad de oxobiodegradación de un 30 polímero que contiene carbono, donde dicho proceso, de acuerdo con la reivindicación 1, comprende el paso de añadir, como un catalizador de oxidación, un componente que contenga al menos un grupo 1,2-oxohidroxi de acuerdo con la fórmula I

donde X e Y pueden ser idénticos o distintos entre sí, y representan, respectivamente: 35

X: OR, SR, NR1R2, R, O-M+;

Y: OR, SR, NR1R2, R;

R, R1, R2: un grupo que se selecciona de forma independiente uno de otro entre los grupos que consisten en H, un grupo alquilo C1-C20 opcionalmente sustituido, un grupo arilo C6-C20 opcionalmente sustituido, un grupo alquilarilo C7-C20 opcionalmente sustituido y un grupo arilalquilo C7-C20 opcionalmente sustituido; 40

M+ es un catión metálico alcalino o un catión metálico alcalinotérreo, o un ion amonio;

y donde X e Y se pueden unir entre sí para formar una estructura cíclica de al menos 5 átomos de carbono, y/o donde X o Y representan un residuo oligomérico o polimérico, el cual puede estar opcionalmente sustituido.

Preferentemente, X e/o Y son R, más preferentemente X e Y son R, aun más preferentemente, X e/o Y son un grupo arilo C6-C20 opcionalmente sustituido o un grupo arilalquilo C7-C20 opcionalmente sustituido; o X es un grupo 45 alquilo C1-C20 opcionalmente sustituido e Y es un grupo arilo C6-C20 opcionalmente sustituido. En otra realización preferida, X es OH. En otra realización preferida, X es un grupo alcoxi opcionalmente sustituido con 1-20 átomos de carbono e Y es un grupo arilo C6-C20 opcionalmente sustituido. En todavía otra realización preferida de la invención, X es O-M+, donde M+ representa un catión metálico alcalino o un catión metálico alcalinotérreo, o un ion amonio. Cuando

X e Y se unen entre sí para formar una estructura cíclica, entonces la estructura cíclica contiene preferentemente al menos 7 átomos de carbono.

Algunos ejemplos de sustituyentes de los grupos alquilo, arilo, alquilarilo o arilalquilo son grupos tales como halógenos, grupos amino, alcoholes, éteres, ésteres, cetonas, aldehídos, residuos polialquilenoxi, carboxilatos, anhídridos, amidas, ureas o uretanos. 5

Algunos ejemplos de residuos poliméricos son, por ejemplo, polietileno, polipropileno, poliestireno, óxido de polietileno, óxido de polipropileno, policarbonato, poliuretano o poliéster.

Preferentemente, desde el punto de vista de la procesabilidad, la composición de la presente invención contiene un componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi con un peso molecular de al menos 200 g/mol, más preferentemente al menos 350 g/mol, aun más preferentemente al menos 500 g/mol. El peso molecular del 10 componente que contiene el grupo 1,2-oxohidroxi se expresa como el peso molecular promedio en número (Mn), según se determina por espectroscopía de masas. Más preferentemente, la composición de la presente invención contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi de acuerdo con la fórmula I descrita anteriormente, con un peso molecular de al menos 200 g/mol, más preferentemente al menos 350 g/mol y, aun más preferentemente, al menos 500 g/mol. Los componentes de peso molecular más bajo son menos preferidos, ya que son difíciles de utilizar en el proceso de 15 mezcla.

En el caso que el componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi sea ácido cítrico o ácido tartárico, preferentemente la composición estará esencialmente exenta de metales de transición, más preferentemente exenta de metales de transición. En el caso que el componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi contenga un grupo 1,2-oxohidroxi según la fórmula I donde X sea OH, preferentemente la composición estará 20 esencialmente exenta de metales de transición, más preferentemente exenta de metales de transición. La expresión “esencialmente exenta de metales de transición” significa aquí y en adelante que la concentración del metal de transición es menor de 10 ppm (partes por millón). Más preferentemente, la concentración del metal de transición es menor de 5 ppm y, aun más preferentemente, menor de 1 ppm, calculada en función del peso total de la composición. Más preferentemente, la composición está exenta de metal de transición. 25

La cantidad del componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi puede variar dentro de unos intervalos bastante amplios y se puede seleccionar en función del tipo de aplicación para la cual se aplica la composición de la invención. El experto puede evaluar fácilmente mediante experimentación rutinaria la cantidad de dicho componente que conduce a unos resultados satisfactorios, dependiendo del tipo de aplicación seleccionada.

Preferentemente, la cantidad del componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi en la 30 composición es de al menos el 0,001% en peso, preferentemente al menos el 0,01% en peso y, aun más preferentemente al menos el 0,05% en peso, calculada en función del peso total de la composición. Preferentemente, la cantidad del componente que contiene al menos un grupo 1,2-dioxohidroxi en la composición es menor del 80% en peso. Preferentemente, la cantidad del grupo 1,2-dioxo se encuentra entre el 0,1% en peso y el 50% en peso, más preferentemente esta cantidad se encuentra entre el 0,2% en peso y el 20% en peso. Cuando el componente que 35 contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi se utiliza en el proceso como una mezcla madre, la cantidad del componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi en la mezcla madre se encuentra preferentemente entre el 2 y el 80% en peso. Cuando... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para aumentar la velocidad de oxobiodegradación de un polímero que contiene carbono, el cual comprende al menos el paso de añadir un componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi de acuerdo con la fórmula I al polímero que contiene carbono, siempre que cuando X sea OH, la concentración de metal de transición en la composición sea menor de 10 ppm: 5

fórmula I

donde X e Y pueden ser idénticos o distintos entre sí, y representan, respectivamente:

X: OR, SR, NR1R2, R, O-M+; 10

Y: OR, SR, NR1R2, R;

R, R1, R2: un grupo que se selecciona de forma independiente uno de otro entre los grupos que consisten en H, un grupo alquilo C1-C20 opcionalmente sustituido, un grupo arilo C6-C20 opcionalmente sustituido, un grupo alquilarilo C7-C20 opcionalmente sustituido y un grupo arilalquilo C7-C20 opcionalmente sustituido;

M+ es un catión metálico alcalino o un catión metálico alcalinotérreo, o un ion amonio; 15

y donde X e Y se pueden unir entre sí para formar una estructura cíclica de al menos 5 átomos de carbono, y/o donde X o Y representan un residuo oligomérico o polimérico, el cual puede estar opcionalmente sustituido; y donde el polímero que contiene carbono es una poliolefina saturada, un (co)polímero de estireno y/o la mezcla de este con polímeros poliinsaturados, un polímero insaturado, un copolímero de polímeros insaturados con polímeros saturados, un copolímero en bloque, un polímero que contiene enlaces éster, un 20 polímero que contiene enlaces amida, un polímero que contiene enlaces éter y mezclas y copolímeros en bloque de cualquiera de los polímeros anteriores; y donde el proceso comprende además el paso de añadir una sal metálica alcalina, una sal metálica alcalinotérrea o una sal de amonio a la composición.

2. Un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 que se caracteriza por que el componente que contiene al menos un grupo 1,2-oxohidroxi tiene un peso molecular de al menos 200 g/mol. 25

3. Un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 que se caracteriza por que la sal metálica alcalina o la sal metálica alcalinotérrea es una sal de K, Li o Na.

4. Una composición que se obtiene mediante el proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3.

5. El uso de una composición de acuerdo con la reivindicación 4 para preparar un producto con una mayor velocidad de oxobiodegradación. 30

6. Un producto con una mayor velocidad de oxobiodegradación obtenido a partir de la composición de acuerdo con la reivindicación 4.