RU2805927C1 - Биоразлагаемая полимерная композиция для упаковочного назначения - Google Patents
Биоразлагаемая полимерная композиция для упаковочного назначения 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
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.
Биоразлагаемая полимерная композиция для упаковочного назначения, включающая 5% масс. водный раствор полностью гидролизованного поливинилового спирта и растительный наполнитель, в качестве которого используют лузгу подсолнечника или свекловичный жом, или пивную дробину с размером частиц менее 200 мкм и влажностью менее 5%. Для приготовления композиции используют 5% масс. водный раствор поливинилового спирта с концентрацией 20…50 гр/100 мл. Изобретение позволяет получить пленочные материалы для упаковки с высокими упруго-прочностными характеристиками сниженной себестоимостью за счет использования агропромышленных отходов. 1 табл., 13 пр.
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.
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).
Недостатком известной композиции являются низкие значения упруго-прочностных характеристик.
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).
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).
Недостатком известных композиций является сложный состав. Данные композиции перерабатываются методом экструзии, что усложняет технологию изготовления и приводит высокой себестоимости.
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).
Недостатком являются низкие значения прочности при растяжении.
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).
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.
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.
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.
В табл. 1 приведены составы и значения упруго-прочностных характеристик биоразлагаемых полимерных композиций.
Для изготовления композиции использовались следующие компоненты:
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).
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%.
Способ изготовления биоразлагаемой полимерной композиции для упаковочного назначения заключается в следующем.
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.
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.
Испытания упруго-прочностных свойств проводили согласно ГОСТ 11262-2017 и ГОСТ 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).
Известно, что агропромышленные отходы, в частности лузга подсолнечника или свекловичный жом, или пивная дробина, способствуют биодеструкции полимерных материалов (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.
Таблица 1
| Состав | Предел прочности при растяжении, МПа | Модуль упругости при растяжении, МПа | Относительное удлинение, % |
| Предлагаемые составы | |||
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 20 гр свекловичного жома |
32,9 | 420 | 0,11 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 30 гр свекловичного жома |
22,5 | 330 | 0,08 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 40 гр свекловичного жома |
20,5 | 320 | 0,07 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 50 гр свекловичного жома |
19,2 | 310 | 0,06 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 20 гр лузги подсолнечника |
15,4 | 270 | 0,08 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 30 гр лузги подсолнечника |
14,8 | 260 | 0,08 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 40 гр лузги подсолнечника |
12,4 | 250 | 0,06 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 50 гр лузги подсолнечника |
9,8 | 230 | 0,05 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 20 гр пивной дробины |
18,8 | 440 | 0,23 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 30 гр пивной дробины |
18,0 | 435 | 0,20 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 40 гр пивной дробины |
17,9 | 420 | 0,19 |
| 100 мл 5%-го раствора ПВС+ 50 гр пивной дробины |
16,8 | 410 | 0,19 |
| Прототип | |||
| 80% раствора ПВС+ 20% древесной муки+глютаровый альдегид |
7,8 | 3,3 | - |
Claims (1)
- Биоразлагаемая полимерная композиция для упаковочного назначения, включающая раствор поливинилового спирта, растительный наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве раствора использовался 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
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2805927C1 true RU2805927C1 (ru) | 2023-10-24 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2669865C1 (ru) * | 2017-10-16 | 2018-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Композиция для получения биоразлагаемого полимерного материала и биоразлагаемый полимерный материал на её основе |
| CN112011139A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-01 | 张瑞芹 | 一种可生物降解食品包装材料及其制备方法 |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2669865C1 (ru) * | 2017-10-16 | 2018-10-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Композиция для получения биоразлагаемого полимерного материала и биоразлагаемый полимерный материал на её основе |
| CN112011139A (zh) * | 2020-09-15 | 2020-12-01 | 张瑞芹 | 一种可生物降解食品包装材料及其制备方法 |
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 | |
| CN112409615A (zh) | 一种含有花生衣原花青素包合物的保鲜膜及其制备方法 | |
| Riyajan et al. | A novel packaging film from cassava starch and natural rubber | |
| Abdel Bary et al. | Aging of novel membranes made of PVA and cellulose nanocrystals extracted from Egyptian rice husk manufactured by compression moulding process | |
| CN113292753A (zh) | 一种缓控释抗菌性壳聚糖基复合膜的制备方法及其应用 | |
| US5070122A (en) | Environmentally degradable polymer blends | |
| RU2805927C1 (ru) | Биоразлагаемая полимерная композиция для упаковочного назначения | |
| Rouilly et al. | Thermo-mechanical processing of sugar beet pulp. III. Study of extruded films improvement with various plasticizers and cross-linkers | |
| 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 | |
| Piñeros-Guerrero et al. | Improvement of the physicochemical properties of composite materials based on cassava starch and polycaprolactone reinforced with sodium montmorillonite | |
| RU2709883C1 (ru) | Биоразлагаемое вещество на основе природных полимеров | |
| 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 | |
| Afolabi et al. | Mechanical and biodegradability properties of hydroxypropyl and cross-linked starch-Low density polyethylene (LDPE) Composite | |
| EP2398856B1 (fr) | Procédé d'obtention d'un agro matériau, notamment agro liant ou agro composite, et agro matériau obtenu par un tel procédé | |
| 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 (ru) | Композиция для получения биоразлагаемого полимерного материала и биоразлагаемый полимерный материал на ее основе |