RU2674212C1 - Биоразлагаемая полимерная композиция - Google Patents
Биоразлагаемая полимерная композиция Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674212C1 RU2674212C1 RU2018112403A RU2018112403A RU2674212C1 RU 2674212 C1 RU2674212 C1 RU 2674212C1 RU 2018112403 A RU2018112403 A RU 2018112403A RU 2018112403 A RU2018112403 A RU 2018112403A RU 2674212 C1 RU2674212 C1 RU 2674212C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyethylene
- composition
- biodegradable polymer
- packaging
- polymer composition
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 title claims abstract description 10
- -1 polyethylenes Polymers 0.000 claims abstract description 36
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229920003124 powdered cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 235000019814 powdered cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 241000199919 Phaeophyceae Species 0.000 claims abstract description 5
- 241000195480 Fucus Species 0.000 claims abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 8
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 239000012978 lignocellulosic material Substances 0.000 claims description 4
- 241001474374 Blennius Species 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 5
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 3
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 9
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 description 9
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 6
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 3
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 3
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 description 2
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 2
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 description 2
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 description 2
- 239000013538 functional additive Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000004341 Gossypium herbaceum Nutrition 0.000 description 1
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 241000208202 Linaceae Species 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000704 biodegradable plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 235000012343 cottonseed oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 1
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008104 plant cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005552 sodium lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
- C08L101/16—Compositions of unspecified macromolecular compounds the macromolecular compounds being biodegradable
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
- C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению биоразлагаемых полимерных композиций, содержащих синтетические и природные полимеры, и может найти применение в производстве тары и упаковки, упаковочных и сельскохозяйственных пленок, других товаров потребительского назначения с коротким сроком использования, способных к биодеструкции под воздействием факторов окружающей среды. Биоразлагаемая полимерная композиция содержит смесь полиэтиленов высокого и низкого давления преимущественно из отходов производства и/или вторичного сырья и порошковую целлюлозу, выделенную из морских бурых водорослей, преимущественно рода фукус, при следующем содержании компонентов, мас.%: полиэтилен 50-90, порошковая целлюлоза 10-50. Технический результат - повышение стабильности эксплуатационных свойств получаемой продукции при одновременном удешевлении композиции и упрощении способа ее приготовления. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к получению биоразлагаемых полимерных композиций, содержащих синтетические и природные полимеры, и может найти применение в производстве тары и упаковки, упаковочных и сельскохозяйственных пленок, других товаров потребительского назначения с коротким сроком использования, способных к биодеструкции под воздействием факторов окружающей среды.
В настоящее время производство синтетических пластмасс в мире достигло 150 млн. тонн в год и продолжает расти. После использования полимерсодержащие промышленные и бытовые отходы попадают в мусорные отвалы, и, поскольку большинство широко используемых синтетических полимеров до конца не разлагается в природе, в окружающую среду попадают токсичные остатки (стирол, фенол, формальдегид, уретан и др.). Решением проблемы переработки и вторичного использования полимерсодержащих отходов является производство биоразлагаемых материалов, которые способны к минерализации под воздействием окружающей среды, т.е. в соответствующих условиях, например, при компостировании, в результате жизнедеятельности аэробных или анаэробных микроорганизмов могут полностью разлагаться с образованием в конечном итоге углекислого газа, воды и нетоксичного минерального остатка.
В обычных условиях эксплуатации достаточно большое число известных биоразлагаемых полимеров обнаруживает стойкость к разложению и дает возможность обработки с помощью большинства стандартных технологий производства пластмасс на стандартном оборудовании. Однако при этом проблема ограниченных возможностей для крупнотоннажного производства - одного из их основных недостатков - остается нерешенной.
Актуальность проблемы придания свойств биоразлагаемости хорошо освоенным многотоннажным промышленным полимерам (полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат и др.) объясняется тем, что на текущий момент доля биоразлагаемых пластиков в мировом потреблении полимерных материалов не превышает 1%, и в обозримой перспективе не ожидается преодоления порога в 5%.
Известна биоразлагаемая полимерная композиция (US 8026301, опубл 2011.09.27), содержащая полимер, выбранный из группы, включающей полиэтилен, полипропилен, полистирен, поливинилхлорид либо их смесь в количестве 90-99 мас. %, а также растительную целлюлозу, целлюлозу из семян хлопчатника либо растительное волокно 1,55-2,80 мас. %, источник азотсодержащих веществ (соли аммония, нитраты) 0,45-1,20 мас. %, сине-зеленые водоросли и/или дрожжи 1,30-2,00%, силикагель 0,15-0,18% и воду. Известную композицию в количестве 30-60 мас. % смешивают с чистым полимером для приготовления промежуточного полимерсодержащего состава, который, в свою очередь, смешивают с чистым полимером в количестве 2-10 мас. % на 90-98 мас. % чистого полимера с получением биоразлагаемого материала для изготовления биоразлагаемой продукции типа хозяйственных пакетов, пакетов под мусор, больничных принадлежностей, упаковочной пленки. Содержание в изготовленной таким образом биоразлагаемой продукции компонентов, способствующих ее разложению, является недостаточным для того, чтобы обеспечить не просто ее механическое разрушение, а полное биологическое разложение до углекислого газа, воды и нетоксичного минерального остатка, тем более в течение 6 месяцев. Подтверждением отдаленных результатов могут служить долгосрочные испытания в естественных условиях, но не экстраполирование результатов, полученных манипуляциями с миллиграммовыми количествами в лаборатории. Многоступенчатый способ изготовления биоразлагаемой продукции с использованием известной композиции, вдобавок к ее сложному многокомпонентному составу, не способствует снижению стоимости этой продукции и широкому использованию известной композиции.
Известна биоразлагаемая термопластичная композиция (RU 2473578, опубл. 2013.01.27), содержащая лигноцеллюлозный наполнитель в количестве 25-60 мас. %, сополимер этилена и винилацетата 3-12 мас. % в качестве связующего агента и полиэтилен в качестве полимерной основы, при этом лигноцеллюлозный наполнитель представляет собой отходы технологических производств и природные материалы, выбранные из костры льняной, лузги подсолнечника, лигносульфоната натрия, листвы, соломы. Используемый в известной композиции лигноцеллюлозный наполнитель в указанных количествах отрицательно сказывается на качестве получаемой продукции, главным образом, на ее прочностных свойствах. Сополимер этилена и винилацетата как связующий агент должен обеспечить повышение адгезии между наполнителем и полимерной основой и придать прочность получаемому материалу. Однако одновременно за счет повышения адгезии увеличивается доступ возможных разрушающих факторов, в частности, кислорода и влаги, к полимерной матрице, что четко прослеживается по значительному росту водопоглощения с увеличением содержания связующего агента в композиции. Таким образом, в случае известной композиции использование связующего агента не решает проблему прочностных свойств и срока службы изготавливаемой продукции, для активного разложения которой есть все условия и нет механизма задержки или торможения этого разложения.
Известна биоразлагаемая композиция на основе полиэтилена и природных продуктов переработки древесины (RU 2451697, опубл. 2012.05.27), содержащая полиэтилен низкой плотности, который может быть использован в виде производственных и/или бытовых отходов, лигноцеллюлозный наполнитель в виде древесной муки, являющейся отходом механической обработки древесины, при соотношении 70 частей древесной муки на 100 частей полимера, а также функциональные добавки, такие как бентонит, поливиниловый спирт, компатибилизатор, в качестве которого использован сополимер этилена и винилацетата, и химически осажденные наночастицы гидроксида железа или сульфата кальция. При соотношении полимера и биоразлагаемого компонента (древесной муки), используемом в известной композиции, невозможно обеспечить приемлемые механические свойства изготавливаемой из нее продукции без функциональных добавок. Помимо компатибилизатора, совместимого в расплаве с полиэтиленом и обладающего хорошей адгезией к древесному материалу, который упрочняет полимерную композицию, для увеличения прочности она содержит неорганические наночастицы. Кроме того, несмотря на высокое содержание биоразлагаемого компонента, в композицию дополнительно включены добавки, способствующие быстрому механическому разрушению материала при попадании на него влаги, что также способно в определенных условиях привести к ухудшению эксплуатационных свойств получаемой из композиции продукции и тем самым ограничивает возможности ее применения.
В качестве наиболее близкой к заявляемому техническому решению выбрана биоразлагаемая композиция, содержащая смесь порошковой целлюлозы (M=1,1 105) 20-40 мас. %, этилцеллюлозы (содержание этоксильных групп 46,6%, динамическая вязкость 57 мПа/с) 20-50 мас. % и полиэтилена низкой плотности с различной молекулярной массой (М=35000 и 5-6 105) с добавлением 20 мас. % полиэтиленоксида (Роговина С.З. и др. «Структура, свойства и термическая деструкция биоразлагаемых смесей на основе целлюлозы и этилцеллюлозы с синтетическими полимерами». Химическая физика, 2012, том 31, №6, с. 54-62) для получения полимерного порошка и изготовления из него пленки.
Многокомпонентность состава известной композиции усложняет ее производство, учитывая необходимость строгого контроля за соблюдением определенного баланса между компонентами для обеспечения необходимого качества получаемого материала, и сказывается на стоимости производимой продукции. Характер воздействия входящих в ее состав компонентов на эксплуатационные свойства (прочность в период использования, способность к биодеградации и скорость биодеградации) получаемого композитного материала является неоднозначным, точнее, разнонаправленным, что способно привести к непредсказуемым результатам и в практическом применении создает постоянную опасность получения некачественного материала.
Задачей изобретения является создание простой по составу биоразлагаемой композиции, обеспечивающей получение биоразлагаемой продукции со стабильными эксплуатационными качествами.
Технический результат предлагаемой композиции заключается в повышении стабильности эксплуатационных свойств получаемой из нее продукции при одновременном удешевлении композиции и упрощении способа ее приготовления.
Указанный технический результат достигают биоразлагаемой композицией, содержащей полиэтилен и лигноцеллюлозный материал, которая, в отличие от известной композиции, в качестве лигноцеллюлозного материала включает порошковую целлюлозу, выделенную из морских бурых водорослей, при следующем содержании компонентов, мас. %: полиэтилен 50-90, порошковая целлюлоза 10-50.
В преимущественном случае осуществления изобретения предлагаемая композиция содержит порошковую целлюлозу, выделенную из бурой водоросли рода фукус.
Также в преимущественном случае осуществления изобретения предлагаемая композиция содержит смесь полиэтиленов низкого и высокого давления, полностью либо частично представленную отходами производства, включая бракованные изделия, и вторичным сырьем, что дополнительно снижает производственные затраты и стоимость получаемой продукции.
Близкие значения плотностей полиэтилена высокого давления ПВД и полиэтилена низкого давления ПНД обуславливают технические трудности и экономическую нецелесообразность разделения этих полимеров в процессе рециклирования при использовании отходов полиэтилена и/или вторичного сырья. С учетом того, что эти два вида полиэтилена смешиваются друг с другом в любом соотношении, имеющееся сырье используют непосредственно после его очистки без разделения, что упрощает приготовление композиции и снижает стоимость производимой из нее продукции. Кроме того, полиэтилен высокого давления (низкой плотности) придает композиции и изделиям из нее эластичность, а полиэтилен низкого давления (высокой плотности) способствует приданию им большей прочности, что позволяет рассматривать их одновременное использование в составе композиции как положительный факт для качества изготавливаемой продукции, например, упаковочной пленки. Соотношение вводимых в состав предлагаемой композиции ПВД и ПНД варьирует в широких пределах, при соблюдении условия наличия в составе смеси обоих компонентов.
Смешивание порошковой целлюлозы с предварительно полученными гранулами полиэтилена осуществляют в твердой фазе, поскольку целлюлоза, которая относится к природным полимерам, в отличие от полиэтилена, не является термопластичной, при этом не имеет с ним общих растворителей.
Отмеренное количество целлюлозы, полученной из бурых водорослей известным способом (RU 2556115, опубл. 2015.07.10), в виде сухого порошка, дополнительно подвергнутого в случае необходимости измельчению, механически смешивают с отмеренным количеством подготовленного полиэтилена соответствующей дисперсности. Смешивание при одновременном нагревании до 140-150°С осуществляют в течение 10-25 мин с помощью высокоскоростного лопастного смесителя для сыпучих материалов, одновременно измельчающего и гомогенизирующего материал и выполненного с возможностью нагрева и охлаждения. Свойства полученного композитного полимера зависят от количественного содержания и от равномерности распределения целлюлозы в полиэтиленовой матрице, которая улучшается с увеличением дисперсности. Таким образом, время обработки выбирают с учетом исходной дисперсности компонентов, а также их количественного соотношения: значительная разница в содержании компонентов (10 и 90%) требует более тщательной обработки.
Полученный порошок композитного полимера сохраняет технологические характеристики термопластичных полимеров и подлежит стандартной переработке на стандартном оборудовании, в частности, экструзией с получением пленок различного назначения, а также литьем под давлением, прессованием, в зависимости от состава композиции, при этом не требуется кардинального изменения производственного процесса, что также обуславливает экономичность производства.
Предлагаемая композиция не только дает возможность получать биоразлагаемые полимеры, но и позволяет решить проблему утилизации уже имеющихся полимерных отходов.
Примеры конкретного осуществления изобретения
Смешивание исходных компонентов осуществляли с помощью многофункционального лабораторного смесителя MLH-6 периодического действия объемом 6 л.
Водопоглощение образцами изготовленных пленок определяли по ГОСТ 4650-2014 (способ 1) путем их взвешивания до после погружения в воду при 23±1°С на 24 ч. Образцы перед погружением подсушивали до постоянного веса, после погружения удаляли влагу снаружи.
При исследовании процессов биоразложения предлагаемой полимерной композиции, руководствуясь положениями ГОСТ Р 57225-2016, исследуемые образцы помещали в контейнеры с подготовленным компостом и выдерживали их в термостате при 30°С и 60% содержании влаги в почве. Степень разложения выражали через потерю массы в процентах после цикла 6, 12 и 36 недель компостирования. Содержимое контейнера в конце каждого цикда последовательно просеивали через 3 сита с ячейками убывающего размера (8, 6 и 2 мм) для того, чтобы выделить неразложившиеся остатки. Потерю массы испытуемого образца принимали за разложившийся материал и подсчитывали процент разложения по отношению к исходному материалу.
Пример 1
Композицию, содержащую 10% целлюлозы и 90% полиэтиленового вторичного сырья, содержащего 70-75% полиэтилена высокого давления (низкой плотности) получали смешиванием в течение 15 мин при 150°C.
Полученный полимерный композит использовали в качестве сырья для изготовления пленки толщиной 100-120 мкм прессованием при 150°С и механической нагрузке 80 кПа.
Пример 2
Композицию, содержащую 20% целлюлозы и 80% полиэтиленового вторичного сырья, содержащего примерно 50% полиэтилена высокого давления, получали смешиванием в течение 15 мин при 140°С и использовали для изготовления пленки.
Пример 3
Композицию, содержащую 30% целлюлозы и 70% вторичного полиэтиленового сырья виде полиэтилена высокого давления с незначительной добавкой ПНД, получали смешиванием в течение 15 мин при 140°С, и использовали для изготовления пленки.
Пример 4
Композицию, содержащую 50% целлюлозы и 50% вторичного сырья, содержащего примерно 70-75% полиэтилена высокого давления, получали смешиванием в течение 10 мин при 140°С, и использовали для изготовления пленки.
Значения водопоглощения для полученных по примерам 1-4 пленок и изменение их массы после компостирования приведены в таблице.
Кроме того, дополнительно был произведен эксперимент в условиях, максимально приближенных к реальным: 2 образца (пластины толщиной примерно 0,2 см размером 10×7,5 см) были закопаны в неподготовленную почву на глубину 10 см и оставлены на срок около 20 месяцев.
Состояние образцов (внешний вид, поскольку точно взвесить остатки образцов не удалось) по истечении этого срока со всей очевидностью свидетельствовало о том, что процесс механического разрушения сопровождался биоразложением композитного полимера.
Claims (3)
1. Биоразлагаемая полимерная композиция, содержащая полиэтилен и лигноцеллюлозный материал, отличающаяся тем, что в качестве лигноцеллюлозного материала включает порошковую целлюлозу, выделенную из морских бурых водорослей, при следующем содержании компонентов, мас. %: полиэтилен 50-90, порошковая целлюлоза 10-50.
2. Биоразлагаемая полимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит порошковую целлюлозу, выделенную из морской бурой водоросли рода фукус.
3. Биоразлагаемая полимерная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит смесь полиэтилена низкого и полиэтилена высокого давления, которая представлена отходами производства и/или вторичным сырьем.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112403A RU2674212C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Биоразлагаемая полимерная композиция |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018112403A RU2674212C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Биоразлагаемая полимерная композиция |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674212C1 true RU2674212C1 (ru) | 2018-12-05 |
Family
ID=64603663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018112403A RU2674212C1 (ru) | 2018-04-05 | 2018-04-05 | Биоразлагаемая полимерная композиция |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674212C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750712C1 (ru) * | 2020-11-24 | 2021-07-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8026301B2 (en) * | 2006-05-01 | 2011-09-27 | Bnt Force Biodegradable Polymers Pvt Ltd. | Biodegradable polymer composition |
RU2451697C1 (ru) * | 2010-11-22 | 2012-05-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации | Биоразлагаемая композиция на основе полиэтилена и природных продуктов переработки древесины |
RU2473578C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2013-01-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Биоразлагаемая термопластичная композиция |
-
2018
- 2018-04-05 RU RU2018112403A patent/RU2674212C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8026301B2 (en) * | 2006-05-01 | 2011-09-27 | Bnt Force Biodegradable Polymers Pvt Ltd. | Biodegradable polymer composition |
RU2451697C1 (ru) * | 2010-11-22 | 2012-05-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации | Биоразлагаемая композиция на основе полиэтилена и природных продуктов переработки древесины |
RU2473578C1 (ru) * | 2011-06-27 | 2013-01-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Биоразлагаемая термопластичная композиция |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РОГОВИНА С.З. и др. "Структура, свойства и термическая деструкция биоразлагаемых смесей на основе целлюлозы и этилцеллюлозы с синтетическими полимерами". Химическая физика, 2012, том 31, N 6, с.54-62. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2750712C1 (ru) * | 2020-11-24 | 2021-07-01 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Способ получения биоразлагаемой полимерной композиции |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nourbakhsh et al. | Characterization and biodegradability of polypropylene composites using agricultural residues and waste fish | |
Samal et al. | Bio-based polyethylene–lignin composites containing a pro-oxidant/pro-degradant additive: preparation and characterization | |
RU2674212C1 (ru) | Биоразлагаемая полимерная композиция | |
Obasi et al. | Effect of soil burial on properties of polypropylene (pp)/plasticized potato starch (pps) blends | |
CN103834083A (zh) | 一种引发多重降解的环保改性高分子新材料及其制备方法 | |
CN106336559B (zh) | 一种大中空吹塑用改性高密度聚乙烯树脂及其制备方法 | |
Al-Salem et al. | Inducing polymer waste biodegradation using oxo-prodegradant and thermoplastic starch based additives | |
AlMaaded et al. | Influence of additives on recycled polymer blends | |
Bulatović et al. | Biodegradation of LDPE_TPS blends under controlled composting conditions | |
Haroun | Preparation and characterization of biodegradable thermoplastic films based on collagen hydrolyzate | |
CN114423813A (zh) | 小颗粒淀粉和淀粉基材料与合成聚合物共混以提高强度和其他性能 | |
Pantyukhov et al. | Destruction of composite materials made of LDPE and lignocellulosic fillers | |
JP6840459B2 (ja) | 生物分解性或いは生物コンポスタブル或いは生物消化性プラスチックを調製するプロセス | |
Suharty et al. | Synthesis of degradable bio-composites based on recycle polypropylene filled with bamboo powder using a reactive process | |
CN108892934A (zh) | 一种色彩鲜艳稳定的仿生鱼饵的制备方法 | |
EP3861062B1 (en) | Process for producing a carbon dioxide neutral and biodegradable polymer and packaging products produced thereof | |
CN107619529A (zh) | 一种生物基全降解塑料、其制备方法和应用 | |
Afolabi et al. | Mechanical and biodegradability properties of hydroxypropyl and cross-linked starch-Low density polyethylene (LDPE) Composite | |
EP4038134A1 (en) | Hemp polymer materials with an additive and methods of making same | |
Ng et al. | Effect of banana peel waste concentration and mixing rate to the tensile strength of polyvinyl alcohol/banana peel waste composite film: optimization study via statistical tool | |
Martelli | Environmentally compatible polymeric blends and composites based on oxo-biodegradable polyethylene | |
RU2552554C2 (ru) | Способ получения полиолефиновой кислородопоглощающей композиции для уплотнительных прокладок | |
Chiellini et al. | Hybrid composites based on fibres of marine origin | |
Dewanjee et al. | Preparation and evaluation of biodegradation performance of potato starch mixed LDPE polymer composites | |
ABBAS et al. | Synthesis and study of the mechanical properties of biodegradable polyvinyl alcohol/eggshell composites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210406 |