Sistema de neutralización de oxígeno en una matriz de poliolefina.

Una composición polimérica de neutralización de oxígeno que comprende:

una composición polimérica no polar continua que incluye una poliolefina;

dominios de neutralización de oxígeno dispersados en la composición polimérica no polar continua,

incluyendo los dominios de neutralización de oxígeno un polímero oxidable, un catalizador de metal de transición o una de sus sales, y un promotor catalítico eficaz para unirse con el oxígeno que pasa a través de la composición polimérica no polar continua, presentando los dominios de neutralización de oxígeno regiones polares dentro de la composición polimérica no polar continua; y

un agente de compatibilización polimérico en la composición polimérica no polar continua, presentando el agente de compatibilización polimérico un resto polar y un resto no polar y en cantidades eficaces para dispersar de manera uniforme los dominios de neutralización de oxígeno polares en la composición polimérica no polar continua.

Sistema de neutralización de oxígeno en una matriz de poliolefina Campo

Polímeros de barrera de oxígeno y, en particular, poliolefinas con sistemas de neutralización de oxígeno activo. Antecedentes

La limitación de la exposición a oxigeno de los materiales sensibles a oxigeno puede contribuir a mejorar el período de caducidad de muchos productos, tales como alimentos, bebidas, y productos farmacéuticos por sugerir algunos. Polipropileno (PP) y polietileno (PE) son polímeros de consumo usados para películas y otros envases plásticos. Estos polímeros tienden a tener buenas propiedades de barrera frente a la humedad, pero son bastante permeables a oxígeno. Con el fin de conferir características de barrera frente a oxígeno para el envasado usando dichos polímeros de consumo, con frecuencia se incluye un material de barrera o capa como parte del envasado. Por ejemplo, se puede combinar alcohol etilen vinílico (EVOH), nailon, películas metálicas y otras capas de barrera frente a oxígeno con PP o PE en forma de capa separada para formar una película o envase de multl-capa. En la estructura de película de envasado, no obstante, el uso de dichas capas de barrera adicionales para bloquear el paso de oxígeno tiende a dar como resultado una película de multl-capa relativamente gruesa. En muchos casos, por ejemplo, para conferir características de barrera frente a oxígeno a una película de polipropileno o polietileno, se adhiere una capa de EVOH o nailon al polipropileno o polietileno en un laminado de cinco capas usando capas de unión adhesivas para fijar el EVOH o nailon al polipropileno o polietileno. Un laminado de película anterior ejemplar incluye las siguientes capas (por orden):

PP/unión/EVOH/unlón/capas de PP; o PE/unión/EVOH/unión/capas de PE. Dichos laminados gruesos pueden ser aplicaciones de envasado de límite, y pueden limitar la capacidad de reciclaje de las películas debido a los componentes de EVOH o nailon. Se considera que dichos materiales de barrera frente a oxigeno son productos pasivos ya que están configurados para bloquear el paso de oxígeno a través de una película u otro material de envasado.

Otros intentos para limitar la exposición a oxígeno de los materiales sensibles a oxígeno usa materiales de neutralización de oxígeno. Los materiales de neutralización de oxígeno forman una barrea activa ya que el neutralizador de oxígeno no necesariamente bloquea el paso de oxígeno, sino que está configurado para reaccionar con el mismo y se une al oxígeno a medida que éste permea la película o el envase. Resulta común el uso de un sistema de neutralización de oxígeno de catalizador de metal-poliamida en poliésteres para lograr una barrera frente a oxígeno. Una poliamida común (monómeros de grupos amida en el polímero) es poli(m-xilen adipamida), que se conoce comerclalmente como MXD6. No obstante, aunque los neutralizadores de oxígeno basados en poliamida funcionan bien en poliéster (tal como PET), tienden a no ser compatibles o miscibles en muchos otros polímeros usados para el envasado. Por ejemplo, MXD6 tiende a no ser compatible o miscible en poliolefinas como polipropileno y polietileno. Otros materiales de neutralización de oxígeno conocidos también tienden a ser comparables o miscibles con materiales de poliolefina. Los materiales incompatibles pueden formar mezclas de fase múltiple o no uniformes. Se piensa que las dispersiones no uniformes de materiales de neutralización de oxígeno en el polímero tienden a limitar la capacidad de neutralización de oxígeno de las sustancias químicas existentes cuando se combinan con materiales de poliolefina.

Con frecuencia, las películas de neutralización de oxígeno incluyen un catalizador, y en algunos casos, un co- catalizador en combinación con un sustrato oxidable. Además de la incapacidad de los materiales de neutralización de oxígeno anteriores con polímeros de poliolefina, puede ocurrir que el catalizador y los co-catalizadores usados con las sustancias químicas de neutralizador de oxígeno no sean suficientemente robustos para ser incorporados a la película de poliolefina de mono-capa usando un procesado convencional de moldeo por extrusión de película. Con frecuencia, puede ocurrir que la composición de neutralización de oxigeno no soporte las condiciones severas térmicas y de procesado de un proceso de extrusión de película o un proceso de moldeo. Muchos componentes apropiados para un sistema de neutralización de oxígeno, Incluso si son compatibles con los polímeros deseados de formación de película, pueden descomponerse o degradarse a la temperatura que se usa normalmente para formar estos polímeros con objeto de dar lugar a películas o estructura moldeadas. Los materiales descompuestos o degradados no tienden a funcionar de manera eficaz como catalizador o co-catalizador.

Sumario

Los sistemas de neutralización de oxígeno o de barrera frente a oxígeno activo se divulgan para las composiciones de poliolefina. En un aspecto, se proporciona una barrera frente a oxígeno activo que utiliza compuestos de neutralización de oxígeno dispersados en un sistema de polímero, tal como una matriz de poliolefina. En otro aspecto, también se proporciona la incorporación de dichas sustancias químicas en el interior de una matriz polimérica de película de envasado, tal como películas de capa sencilla o de capas múltiples. Por ejemplo, se pueden dispersar de forma homogénea los componentes de los sistemas de neutralización de oxígeno en polietileno o polipropileno de capa sencilla o de capas múltiples y son suficientemente robustos para soportar la exposición térmica de un proceso de extrusión de película y conservar niveles elevados de actividad de neutralización de

oxígeno en la matriz polimérica formada.

Por medio de un enfoque, se proporciona una composición de poliolefina de neutralización de oxígeno. La composición incluye una matriz polimérica continua no polar que incluye una poliolefina. Los dominios de neutralización de oxígeno se dispersan en una matriz polimérica continua no polar. Los dominios de neutralización 5 de oxígeno incluyen un polímero oxidable, un catalizador de metal de transición o una de sus sales, y un promotor catalítico eficaz para neutralizar el oxígeno que pasa a través de la matriz polimérica no polar continua. En este enfoque, los dominios de neutralización de oxígeno forman una región polar discreta dentro de la matriz polimérica no polar continua. La composición también incluye un agente de compatibilización polimérico en la matriz polimérica no polar continua. El agente de compatibilización polimérico tiene un resto polar y un resto no polar y se proporciona 10 en cantidades eficaces para dispersar de manera uniforme los dominios de neutralización de oxígeno polares en la matriz polimérica no polar continua. En algunas formas de las composiciones de la presente memoria, se puede exhibir una disminución de 450 a 6800 veces de la transmisión de oxígeno a través de la película de poliolefina con respecto a una película de poliolefina de mono-capa pura.

En otro enfoque, se proporciona un método para retener actividades elevadas de los compuestos de neutralización 15 de oxígeno tras la exposición a condiciones de procesado térmicas de un proceso de extrusión o moldeo. El método incluye en primer lugar mezclar un polímero de neutralización de oxígeno, un catalizador o una de sus sales, un mediador catalítico, un agente de compatibilización polimérico que tiene un resto polar y un resto no polar para formar uno de sus lotes maestro. A continuación, se añade el lote maestro mezclado a una composición polimérica no polar que incluye una poliolefina. Posteriormente, se somete el material de poliolefina mezclado a extrusión o 20 moldeo para formar una composición de poliolefina de neutralización de oxígeno. La composición formada tiene regiones polares discretas del polímero de neutralización de oxígeno, catalizador o una de sus sales, y un mediador catalítico formado con una matriz polimérica continua no polar que incluye la poliolefina y el agente de compatibilización polimérico.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un esquema de una matriz de poliolefina con dominios dispersados de neutralización de oxígeno;

La Figura 2 es un gráfico de neutralización de oxígeno;

La Figura 3 incluye imágenes SEM; y La Figura 4 incluyen imágenes SEM.

Descripción detallada

La presente divulgación proporciona sistemas de barrera frente a oxígeno que incorporan componentes oxidables de manera uniforme en una composición de poliolefina para conferir características de barrera frente a oxígeno a los polímeros de poliolefina y a las composiciones... [Seguir leyendo]

1.- Una composición polimérica de neutralización de oxígeno que comprende:

una composición polimérica no polar continua que incluye una poliolefina;

dominios de neutralización de oxígeno dispersados en la composición polimérica no polar continua, incluyendo los dominios de neutralización de oxígeno un polímero oxidable, un catalizador de metal de transición o una de sus sales, y un promotor catalítico eficaz para unirse con el oxígeno que pasa a través de la composición polimérica no polar continua, presentando los dominios de neutralización de oxígeno regiones polares dentro de la composición polimérica no polar continua; y

un agente de compatibilización polimérico en la composición polimérica no polar continua, presentando el agente de compatibilización polimérico un resto polar y un resto no polar y en cantidades eficaces para dispersar de manera uniforme los dominios de neutralización de oxígeno polares en la composición polimérica no polar continua.

2.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de la reivindicación 1, en la que la cantidad de agente de compatibilización polimérico resulta eficaz para formar los dominios de neutralización de oxígeno de tamaño de aproximadamente 15 nm a aproximadamente 10 micrómetros, y/o en la que la cantidad de agente de compatibilización polimérico resulta eficaz para formar de aproximadamente 100 a aproximadamente 400 dominios de neutralización de oxígeno por cada aproximadamente 500 a aproximadamente 1000 micrómetros cuadrados de la composición polimérica no polar continua.

3.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de las reivindicaciones 1 ó 2, en la que el agente de compatibilización polimérico tiene de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 6 por ciento de un resto polar injertado sobre una cadena principal polimérica no polar.

4.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el agente de compatibilización polimérico tiene una cadena principal de poliolefina no polar y un grupo de ácido carboxílico injertado sobre la misma formando un resto polar.

5.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el agente de compatibilización polimérico es una poliolefina injertada con anhídrido maleico, en la que opcionalmente la poliolefina injertada con anhídrido maleico incluye de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 2 por ciento de anhídrido maleico.

6.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el polímero oxidable es un polímero de base con grupos alquilo de repetición sustituidos con una amida cíclica, en la que opcionalmente el polímero oxidable es polivinilpirrolidona.

7.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el catalizador de metal de transición o una de sus sales es neodecanoato de cobalto, y/o en la que el promotor catalítico es un compuesto de hidroxiimida.

8.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el promotor catalítico es n-hidroxiftalimida.

9.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el promotor catalítico es un éster de una hidroxiimida eficaz para soportar temperaturas de hasta aproximadamente 230 °C.

10.- La composición polimérica de neutralización de oxígeno de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el promotor catalítico es un éster de hidroxiimida que incluye un derivado acetoxi de n-hidroxiftalimida, en el que opcionalmente el éster de hidroxiimida incluye acetato de n-hidroxiftalimida.

11.- Un método para preparar una composición polimérica de neutralización de oxígeno, comprendiendo el método:

mezclar un polímero de neutralización de oxígeno, un catalizador o una de sus sales, un mediador catalítico y un agente de compatibilización polimérico que tiene un resto polar y un resto no polar para formar uno de sus lotes maestro;

añadir el lote maestro a la composición polimérica no polar incluyendo una poliolefina para formar una poliolefina mezclada; y

someter a extrusión la poliolefina formada para formar una composición polimérica de neutralización de oxígeno que tiene regiones polares discretas del polímero de neutralización de oxígeno, el catalizador o una de sus sales y el mediador catalítico formado con una matriz polimérica no polar continua, incluyendo la poliolefina y el agente de compatibilización polimérico.

12.- El método de la reivindicación 11, en el que la mezcla del lote maestro tiene lugar a una temperatura de aproximadamente 100 °C a aproximadamente 200 °C.

13.- El método de la reivindicación 11, en el que la mezcla del lote maestro y la composición pollmérica no polar que incluye una poliolefina tiene lugar a una temperatura de aproximadamente 130 a aproximadamente 220 °C.

14.- El método de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que el lote maestro incluye de aproximadamente

1 a aproximadamente 20 por ciento del polímero de neutralización de oxígeno, de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 10 por ciento del catalizador o una de sus sales, de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 15 por ciento del mediador catalítico, y de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 del agente de compatibilización polimérico.

15.- El método de cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el que la extrusión de la poliolefina mezclada para

formar la composición de poliolefina de neutralización de oxígeno incluye formar una película de mono-capa que tiene un espesor de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 milésimas de pulgada.