RU2805927C1 - Biodegradable polymer composition for packaging purposes - Google Patents
Biodegradable polymer composition for packaging purposes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805927C1 RU2805927C1 RU2023110651A RU2023110651A RU2805927C1 RU 2805927 C1 RU2805927 C1 RU 2805927C1 RU 2023110651 A RU2023110651 A RU 2023110651A RU 2023110651 A RU2023110651 A RU 2023110651A RU 2805927 C1 RU2805927 C1 RU 2805927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polyvinyl alcohol
- solution
- biodegradable polymer
- packaging
- less
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к получению биоразлагаемых полимерных композитов, содержащих раствор поливинилового спирта и наполнителя из растительных отходов, применяемых в производстве упаковочных термоформованных изделий и пленок, способных к биодеструкции. Изобретение может быть использовано при производстве упаковочных материалов, одноразовых изделий, в сельском хозяйстве при производстве биоразрушаемых пленок.The invention relates to the production of biodegradable polymer composites containing a solution of polyvinyl alcohol and filler from plant waste, used in the production of thermoformed packaging products and films capable of biodegradation. The invention can be used in the production of packaging materials, disposable products, and in agriculture in the production of biodegradable films.
Известна композиция для получения биоразлагаемого полимерного материала, содержащая поливиниловый спирт, крахмал, глицерин, L-аспарагиновую кислоту, соляную кислоту, этиловый спирт и воду (RU 2669865, МПК C08L 3/02, C08L 29/04, C08L 101/16, C08K 5/05, C08K 3/00, опубл. 16.10.2018).A known composition for producing a biodegradable polymer material containing polyvinyl alcohol, starch, glycerin, L-aspartic acid, hydrochloric acid, ethyl alcohol and water (RU 2669865, IPC C08L 3/02, C08L 29/04, C08L 101/16, C08K 5 /05, C08K 3/00, publ. 10/16/2018).
Недостатком известной композиции являются низкие значения упруго-прочностных характеристик.The disadvantage of the known composition is the low values of elastic-strength characteristics.
Известна композиция для производства пленок из ПВС с наполнителем из древесной муки тополя с размером частиц менее 149 мкм, которая дополнительно содержит пластификатор, термостабилизатор, антиоксидант и смазку (CN111073189, МПК C08J 5/18; C08K 5/053; C08K 5/06; C08K 5/17; C08L 29/04; C08L 71/02; C08L 97/02, опубл. 28.04.2020).A known composition for the production of PVA films filled with poplar wood flour with a particle size of less than 149 microns, which additionally contains a plasticizer, a heat stabilizer, an antioxidant and a lubricant (CN111073189, IPC C08J 5/18; C08K 5/053; C08K 5/06; C08K 5/17; C08L 29/04; C08L 71/02; C08L 97/02, publ. 04/28/2020).
Известен биоразлагаемый упаковочный материал для пищевых продуктов, содержащий поливиниловый спирт, модифицированную древесную муку, растительный крахмал, диоктилмалеат, модифицированное касторовое масло, нанокарбонат кальция, нанодиатомит, пластификатор и базальтовые волокна (CN112011139A, МПК B65D 65/46; C08J 5/18; C08K 13/04; C08K 3/26; C08K 7/10; C08K 7/26; C08L 29/04; C08L 3/02; C08L 91/00; C08L 97/02, опубл. 01.12.2020).A known biodegradable packaging material for food products containing polyvinyl alcohol, modified wood flour, vegetable starch, dioctyl maleate, modified castor oil, nanocalcium carbonate, nanodiatomite, plasticizer and basalt fibers (CN112011139A, IPC B65D 65/46; C08J 5/18; C08K 13 /04; C08K 3/26; C08K 7/10; C08K 7/26; C08L 29/04; C08L 3/02; C08L 91/00; C08L 97/02, published 12/01/2020).
Недостатком известных композиций является сложный состав. Данные композиции перерабатываются методом экструзии, что усложняет технологию изготовления и приводит высокой себестоимости.The disadvantage of the known compositions is their complex composition. These compositions are processed by extrusion, which complicates the manufacturing technology and leads to high costs.
Известен полимерный материал, содержащий поливиниловый спирт, древесную муку, полиэтиленгликоль-600 и борную кислоту (V. Kumar, S. Lal, R. Bagoria and S. Arora Thermal and Tensile Properties of PVA and Wood flour Composites International Journal of Applied Engineering Research. Vol. 14, N. 7 2019, pp. 1619-1626).A polymer material containing polyvinyl alcohol, wood flour, polyethylene glycol-600 and boric acid is known (V. Kumar, S. Lal, R. Bagoria and S. Arora Thermal and Tensile Properties of PVA and Wood flour Composites International Journal of Applied Engineering Research. Vol. 14, N. 7 2019, pp. 1619-1626).
Недостатком являются низкие значения прочности при растяжении.The disadvantage is the low tensile strength values.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленному изобретению является полимерная композиция, содержащая 10%-ный раствор поливинилового спирта, древесную муку с размером частиц 119 мкм и глютаровый альдегид. (R. Bana, A. K. Banthia Green Composites: Development of Poly(Vinyl Alcohol)-Wood Dust Composites. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 46. 821–829, 2007).The closest in technical essence to the claimed invention is a polymer composition containing a 10% solution of polyvinyl alcohol, wood flour with a particle size of 119 microns and glutaraldehyde. (R. Bana, A. K. Banthia Green Composites: Development of Poly(Vinyl Alcohol)-Wood Dust Composites. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 46. 821–829, 2007).
Недостатком прототипа являются низкие значения упруго-прочностных характеристик, недостаточные для изготовления надежных упаковочных изделий и пленок, обеспечивающих сохранность при значительной их массе и наличии внешних нагрузок.The disadvantage of the prototype is the low values of elastic-strength characteristics, which are insufficient for the manufacture of reliable packaging products and films that ensure safety despite their significant mass and the presence of external loads.
Техническая задача изобретения заключается в создании биоразлагаемой полимерной композиции на основе раствора поливинилового спирта и наполнителя из растительных отходов, изделия из которого эффективно разрушаются под действием климатических факторов и имеют высокие эксплуатационные характеристики.The technical objective of the invention is to create a biodegradable polymer composition based on a solution of polyvinyl alcohol and filler from plant waste, products from which are effectively destroyed under the influence of climatic factors and have high performance characteristics.
Сущность изобретения заключается в том, что биоразлагаемая полимерная композиция для упаковочного назначения включает 5% масс. водный раствор полностью гидролизованного поливинилового спирта, а в качестве растительного наполнителя используют лузгу подсолнечника или свекловичный жом, или пивную дробину с размером частиц менее 200 мкм и влажностью менее 5% при концентрации 20…50 гр/100 мл 5% масс. водного раствора поливинилового спирта.The essence of the invention lies in the fact that the biodegradable polymer composition for packaging purposes includes 5% of the mass. an aqueous solution of fully hydrolyzed polyvinyl alcohol, and sunflower husks or beet pulp, or brewer's grains with a particle size of less than 200 microns and a moisture content of less than 5% at a concentration of 20...50 g/100 ml of 5% wt. are used as a vegetable filler. an aqueous solution of polyvinyl alcohol.
В табл. 1 приведены составы и значения упруго-прочностных характеристик биоразлагаемых полимерных композиций.In table Table 1 shows the compositions and values of the elastic-strength characteristics of biodegradable polymer compositions.
Для изготовления композиции использовались следующие компоненты:The following components were used to make the composition:
полностью гидролизованный поливиниловый спирт марки BF-17 (Тайвань, степень гидролиза – 98,5…99,2%, содержание летучих веществ <5%, зольность 0,7%, степень полимеризации – 1,700…1,800, молекулярный вес – 75,000…80,000).fully hydrolyzed polyvinyl alcohol brand BF-17 (Taiwan, degree of hydrolysis - 98.5...99.2%, volatile matter content <5%, ash content 0.7%, degree of polymerization - 1,700...1,800, molecular weight - 75,000...80,000) .
Растительный наполнитель в виде агропромышленных отходов (лузга подсолнечника, свекловичный жом, пивная дробина) измельчался на роторно-ножевой мельнице РМ-120 и с помощью ситового метода на виброанализаторе А-20 отбирались частицы с размером менее 200 мкм. Затем растительный наполнитель сушили в лабораторной сушилке до влажности менее 5%.Vegetable filler in the form of agro-industrial waste (sunflower husks, beet pulp, brewer's grains) was crushed in a PM-120 rotary knife mill and particles with a size of less than 200 microns were selected using the sieve method on an A-20 vibration analyzer. The plant filler was then dried in a laboratory dryer to a moisture content of less than 5%.
Способ изготовления биоразлагаемой полимерной композиции для упаковочного назначения заключается в следующем.A method for producing a biodegradable polymer composition for packaging purposes is as follows.
Для получения 5% масс. водного раствора навеску поливинилового спирта массой 5 г растворяли в 95 мл дистиллированной воды в плоскодонной колбе с помощью магнитной мешалки при температуре 85..90°C в течение 20…30 мин. Далее в полученный раствор, согласно рецептуре, добавляли растительный наполнитель. Перемешивание вели при температуре 80°С в течение 30 мин до полного смачивания растительного наполнителя.To obtain 5% wt. aqueous solution, a 5 g sample of polyvinyl alcohol was dissolved in 95 ml of distilled water in a flat-bottomed flask using a magnetic stirrer at a temperature of 85..90°C for 20...30 minutes. Next, a vegetable filler was added to the resulting solution, according to the recipe. Stirring was carried out at a temperature of 80°C for 30 minutes until the plant filler was completely wetted.
Материал в виде пленки получали методом полива формовочного раствора на плоскую пластиковую подложку. Раствор выдерживался до полного испарения влаги при комнатной температуре в течение 2..3 суток.The material in the form of a film was obtained by pouring the molding solution onto a flat plastic substrate. The solution was kept until the moisture completely evaporated at room temperature for 2..3 days.
Испытания упруго-прочностных свойств проводили согласно ГОСТ 11262-2017 и ГОСТ 34370-2017.Tests of elastic-strength properties were carried out in accordance with GOST 11262-2017 and GOST 34370-2017.
Для водорастворимых биоразлагаемых упаковочных материалов чаще всего используют поливиниловый спирт, который соответствует ГОСТ Р 57432-2017. Композиции на основе поливинилового спирта способны разлагаться в течение 6 месяцев (Папкина В.Ю., Малинкина О.Н., Шиповская А.Б., Гребенюк Л.В., Степанов М.В. Свойства, деградация в почвогрунте и фитотоксичность композитов крахмала с поливиниловым спиртом. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология. 2018. Т.18. №1. С. 25-35).For water-soluble biodegradable packaging materials, polyvinyl alcohol is most often used, which complies with GOST R 57432-2017. Compositions based on polyvinyl alcohol can decompose within 6 months (Papkina V.Yu., Malinkina O.N., Shipovskaya A.B., Grebenyuk L.V., Stepanov M.V. Properties, degradation in soil and phytotoxicity of starch composites with polyvinyl alcohol. News of Saratov University. New series. Series: Chemistry. Biology. Ecology. 2018. Vol. 18. No. 1. pp. 25-35).
Известно, что агропромышленные отходы, в частности лузга подсолнечника или свекловичный жом, или пивная дробина, способствуют биодеструкции полимерных материалов (RU 2408621, RU 2473578, RU 2782373).It is known that agro-industrial waste, in particular sunflower husks or beet pulp, or brewer's grains, contribute to the biodegradation of polymer materials (RU 2408621, RU 2473578, RU 2782373).
Разработанная полимерная композиция по сравнению с известным решением позволяет получить пленочные материалы для упаковки с высокими упруго-прочностными характеристиками сниженной себестоимостью за счет использования агропромышленных отходов.The developed polymer composition, in comparison with the known solution, makes it possible to obtain film materials for packaging with high elastic-strength characteristics at a reduced cost due to the use of agro-industrial waste.
Таблица 1Table 1
20 гр свекловичного жома100 ml 5% PVA+ solution
20 g beet pulp
30 гр свекловичного жома100 ml 5% PVA+ solution
30 g beet pulp
40 гр свекловичного жома100 ml 5% PVA+ solution
40 g beet pulp
50 гр свекловичного жома100 ml 5% PVA+ solution
50 g beet pulp
20 гр лузги подсолнечника100 ml 5% PVA+ solution
20 g sunflower husks
30 гр лузги подсолнечника100 ml 5% PVA+ solution
30 g sunflower husks
40 гр лузги подсолнечника100 ml 5% PVA+ solution
40 g sunflower husks
50 гр лузги подсолнечника100 ml 5% PVA+ solution
50 g sunflower husks
20 гр пивной дробины100 ml 5% PVA+ solution
20 grams of beer grains
30 гр пивной дробины100 ml 5% PVA+ solution
30 grams of spent grain
40 гр пивной дробины100 ml 5% PVA+ solution
40 grams of spent grain
50 гр пивной дробины100 ml 5% PVA+ solution
50 grams of spent grain
20% древесной муки+глютаровый альдегид80% PVA+ solution
20% wood flour + glutaraldehyde
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2805927C1 true RU2805927C1 (en) | 2023-10-24 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669865C1 (en) * | 2017-10-16 | 2018-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Composition for obtaining biodegradable polymer material and biodegradable polymer material on its basis |
CN112011139A (en) * | 2020-09-15 | 2020-12-01 | 张瑞芹 | Biodegradable food packaging material and preparation method thereof |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669865C1 (en) * | 2017-10-16 | 2018-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Composition for obtaining biodegradable polymer material and biodegradable polymer material on its basis |
CN112011139A (en) * | 2020-09-15 | 2020-12-01 | 张瑞芹 | Biodegradable food packaging material and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Bana R., Banthia A. K. Green composites: development of poly (vinyl alcohol)-wood dust composites // Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2007. Т. 46. N. 9. С. 821-829. * |
Kumar V. et al. Thermal and tensile properties of PVA and wood flour composites // Int J Appl Eng Res. 2019. Т. 14. С. 1619-1626. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Oyeoka et al. | Packaging and degradability properties of polyvinyl alcohol/gelatin nanocomposite films filled water hyacinth cellulose nanocrystals | |
Kong et al. | Development and characterization of corn starch/PVA active films incorporated with carvacrol nanoemulsions | |
Jose et al. | Citric acid crosslinking of poly (vinyl alcohol)/starch/graphene nanocomposites for superior properties | |
US4016117A (en) | Biodegradable synthetic resin sheet material containing starch and a fatty material | |
US4021388A (en) | Synthetic resin sheet material | |
CN112409615A (en) | Preservative film containing peanut coat procyanidine inclusion compound and preparation method thereof | |
CN113292753A (en) | Preparation method and application of controlled-release antibacterial chitosan-based composite membrane | |
US5070122A (en) | Environmentally degradable polymer blends | |
RU2805927C1 (en) | Biodegradable polymer composition for packaging purposes | |
Abdel Bary et al. | Chemical and biology aging of novel green membranes made of PVA and wood flour fibers reinforced with nanosilica manufactured by compression molding process | |
Li et al. | Effect of apple polyphenols on physicochemical properties of pea starch/pulp cellulose nanofiber composite biodegradable films | |
Abdel Bary et al. | Aging of membranes prepared from PVA and cellulose nanocrystals by use of thermal compression | |
Fahrullah et al. | Edible film based on whey-chia seed: physical characterization with addition of different plasticizers | |
RU2709883C1 (en) | Biodegradable substance based on natural polymers | |
Ranjbar et al. | Evaluation of physico-mechanical and antimicrobial properties of gelatin-carboxymethyl cellulose film containing essential oil of bane (Pistacia atlantica) | |
Wang et al. | Preparation of composite films composed of polyvinyl alcohol, shellac and carboxymethyl chitosan-CuO nanoparticles and their application in food preservation | |
Sumarni et al. | Effect of glycerol on physical properties of biofilms gembili starch (Dioscorea Esculenta)-chitosan | |
EP2454320B1 (en) | Composition, method for preparing same, and use thereof for improving the fluidity and temperature resistance of composite materials | |
Jandíková et al. | Effect of a hybrid zinc stearate-silver system on the properties of polylactide and its abiotic and the biotic degradation and antimicrobial activity thereof | |
Obasi | Tensile and biodegradable properties of extruded sorghum flour filled high density polyethylene films | |
Nurfadlilah et al. | The nanocellulose addition’s effect on chitosan composites mechanical properties and antibacterial activity against S. aureus | |
Vargun et al. | The effects of citric acid and stearic acid compatibilizers on the degradation behavior of TPS/LDPE blends for mulch films | |
RU2816577C1 (en) | Composition for producing biodegradable polymer material and biodegradable polymer material based thereon | |
Júnior et al. | Effect of organoclay and corn straw on the properties of poly (butylene adipate-co-terephthalate)(PBAT) hybrid composites | |
WO2010094856A1 (en) | Method for obtaining an agro-material, in particular an agro-binder or agro-composite, and agro-material obtained by said method |