RU2418014C1 - Biodegradable thermoplastic composition using natural filler - Google Patents
Biodegradable thermoplastic composition using natural filler Download PDFInfo
- Publication number
- RU2418014C1 RU2418014C1 RU2009136075/05A RU2009136075A RU2418014C1 RU 2418014 C1 RU2418014 C1 RU 2418014C1 RU 2009136075/05 A RU2009136075/05 A RU 2009136075/05A RU 2009136075 A RU2009136075 A RU 2009136075A RU 2418014 C1 RU2418014 C1 RU 2418014C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- starch
- composition
- biodegradable
- shungite
- thermoplastic composition
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к получению пластмасс на основе полиэтилена, применяемых в производстве пленок, термоформованных изделий (потребительской тары, посуды и пр.), эксплуатируемых как в контакте с продуктами питания, так и в технических целях для изготовления упаковки товаров народнохозяйственного назначения.The invention relates to the production of plastics based on polyethylene, used in the manufacture of films, thermoformed products (consumer packaging, utensils, etc.), operated both in contact with food and for technical purposes for the manufacture of packaging of goods for economic purposes.
В сложной мировой экологической ситуации использование биологически разрушаемых полимерных материалов для получения изделий массового потребления является основным направлением сокращения количества твердого мусора, так как будет обеспечивать их быстрое разложение под действием климатических факторов и микроорганизмов.In a difficult global environmental situation, the use of biodegradable polymeric materials to obtain consumer goods is the main direction of reducing the amount of solid waste, as it will ensure their rapid decomposition under the influence of climatic factors and microorganisms.
Одним из возможных направлений получения биологически разрушаемых материалов является модификация традиционных полимеров. Сочетание синтетического полимера с природным активным наполнителем может придавать материалу новый набор свойств.One of the possible directions for the production of biodegradable materials is the modification of traditional polymers. The combination of a synthetic polymer with a natural active filler can give the material a new set of properties.
Такие материалы представляют собой наполненные системы, где в качестве активного наполнителя используется крахмал. Наиболее важным качеством этих композиций является их способность к деструкции под действием природных факторов окружающей среды: света, тепла, микроорганизмов. Известен биологически разрушаемый упаковочный материал на основе крахмала (Франция, 2691467, кл. 5 C08J 5/18, B65D 1/10, 65/46, C08L 3/20).Such materials are filled systems where starch is used as an active filler. The most important quality of these compositions is their ability to decompose under the influence of natural environmental factors: light, heat, microorganisms. Known biodegradable packaging material based on starch (France, 2691467, CL 5 C08J 5/18, B65D 1/10, 65/46, C08L 3/20).
В последнее время появилось значительное количество патентов и научных публикаций, содержащих информацию об использовании крахмалов в качестве наполнителей для придания полимерным композициям биологической разрушаемости (патент США 5248702, C08J 9/12, опубл. т.1154, №4; патент США 5298267, C08J 9/02, 9/12, опубл. 03.05.2004, т.1150, №1; патент RU 2095379, опубл. 30.06.98; патент RU 2180670, опубл. 06.01.2000; патент RU 2174132, опубл. 23.06.2000; патент 1338405 ЕПВ, МЛК В29С 67/24, C08J 5/06, опубл. 27.08.2003; патент США 6054510, МПК7 C08L 63/00, опубл. 25.04.2000).Recently, a significant number of patents and scientific publications have appeared containing information on the use of starches as fillers for imparting biodegradability to polymer compositions (US Pat. No. 5,248,702, C08J 9/12, publ. Vol. 1,154, No. 4; US Pat. No. 5,298,267, C08J 9 / 02, 9/12, publ. 03.05.2004, vol. 1150, No. 1; patent RU 2095379, publ. 06/30/98; patent RU 2180670, publ. 06.01.2000; patent RU 2174132, publ. 23.06.2000; EP patent 1338405, MLK ВСС 67/24, C08J 5/06, publ. 08/27/2003; US patent 6054510, IPC 7 C08L 63/00, publ. 25.04.2000).
Фирмой Archer Daniels Midland, США разработан концентрат марки Poly Clean на основе полиэтилена для получения биоразлагаемых пленок. Концентрат содержит 40% крахмала и окисляемую добавку, количество крахмала в конечном продукте равно 5-6%. Недостатком такой композиции является то, что биологическому разрушению в ней подвергается только крахмальная составляющая.Archer Daniels Midland, USA has developed a Poly Clean brand concentrate based on polyethylene to produce biodegradable films. The concentrate contains 40% starch and an oxidizable additive, the amount of starch in the final product is 5-6%. The disadvantage of this composition is that only the starch component undergoes biological destruction in it.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является композиция по патенту РФ №2349612:The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention is a composition according to the patent of the Russian Federation No. 2349612:
Задача изобретения - создание термопластичной композиции с использованием биоразлагаемого наполнителя крахмала (картофельного), изделия из которой разрушаются под действием света, влаги и микрофлоры почвы.The objective of the invention is the creation of a thermoplastic composition using a biodegradable starch (potato) filler, products from which are destroyed by the action of light, moisture and soil microflora.
Это достигается тем, что биологически разрушаемая термопластичная композиция, согласно изобретению содержит полиэтилен (63,5-86,4 мас.%), сополимер этилена и винилацетата (3,0-5,0 мас.%), биоразлагаемый наполнитель, в качестве которого используют крахмал (10,0-30,0 мас.%) и технологические добавки, в качестве которых используют шунгит (0,5-1,0 мас.%), и неионогенное поверхностно-активное вещество лаурилмиристил (0,1-0,5 мас.%).This is achieved by the fact that the biodegradable thermoplastic composition according to the invention contains polyethylene (63.5-86.4 wt.%), A copolymer of ethylene and vinyl acetate (3.0-5.0 wt.%), A biodegradable filler, the quality of which use starch (10.0-30.0 wt.%) and technological additives, which use shungite (0.5-1.0 wt.%), and nonionic surfactant lauryl myristyl (0.1-0, 5 wt.%).
Согласно изобретению в качестве биоразлагаемого наполнителя, стимулирующего процесс биологического разрушения конечных изделий, изготовленных из смеси полиэтилена и сополимера этилена и винилацетата, используется крахмал в количестве (10-30) мас.%.According to the invention, starch in an amount of (10-30) wt.% Is used as a biodegradable filler, stimulating the biological destruction process of final products made from a mixture of polyethylene and a copolymer of ethylene and vinyl acetate.
Используемый для наполнения крахмал картофельный имеет следующие физические характеристики:The potato starch used for filling has the following physical characteristics:
Для наполнения можно использовать крахмал различной природы: кукурузный, картофельный, рисовый, пшеничный и др. Однако предпочтение отдается картофельному крахмалу. Зерна картофельного крахмала имеют овальную форму, размер их колеблется от 15 до 100 мкм, структура зерна, в основном, аморфная, такой крахмал легче перерабатывается.For filling, you can use starch of various nature: corn, potato, rice, wheat, etc. However, preference is given to potato starch. Potato starch grains are oval, their size varies from 15 to 100 microns, the grain structure is mainly amorphous, such starch is easier to process.
Согласно изобретению в качестве технологической добавки используется шунгит.According to the invention, shungite is used as a processing aid.
Шунгит состоит из алюмосиликатного микропористого каркаса и заполняющего этот каркас углерода. Шунгитовый углерод имеет аморфную структуру, характеризуется высокой реакционной способностью в термических процессах, обладает высокими сорбционными и каталитическими свойствами, электропроводностью. Благодаря своему составу и строению, шунгит отличается большой внутренней поверхностью и, соответственно, высокой сорбционной способностью.Shungite consists of an aluminosilicate microporous framework and carbon filling this framework. Shungite carbon has an amorphous structure, is characterized by high reactivity in thermal processes, has high sorption and catalytic properties, and electrical conductivity. Due to its composition and structure, shungite is characterized by a large internal surface and, accordingly, high sorption ability.
Минеральный состав материала шунгита характеризуется следующими показателями: углерод - 25%; кремний - 65%; остальное - 10%.The mineral composition of shungite material is characterized by the following indicators: carbon - 25%; silicon - 65%; the rest is 10%.
Физико-химические свойства:Physicochemical properties:
Шунгит может использоваться как наполнитель резин, пластмасс, мастик и др. композиционных материалов для замены технического углерода и белой сажи и придания материалам новых свойств. В сельском хозяйстве шунгиты используются в качестве подкормки в виде шунгито-доломитовой смеси, которая содержит кальций и магний, необходимые для роста растений, микроэлементы - калий, фосфор, ванадий, кобальт, медь, никель, цинк, ускоряющие рост растений.Shungite can be used as a filler for rubbers, plastics, mastics, and other composite materials to replace carbon black and soot and give materials new properties. In agriculture, shungites are used as top dressing in the form of a shungite-dolomite mixture, which contains calcium and magnesium, necessary for plant growth, trace elements - potassium, phosphorus, vanadium, cobalt, copper, nickel, zinc, accelerating plant growth.
Черная окраска зерен шунгита регулирует тепловой режим почвы: накопление, длительное сохранение и медленную отдачу поглощенного за день солнечного тепла. Подкормка разрыхляет почву благодаря наличию в ней крупинок шунгита диаметром 1…3 мм.The black color of shungite grains regulates the thermal regime of the soil: accumulation, long-term preservation and slow release of solar heat absorbed per day. Top dressing loosens the soil due to the presence in it of grains of shungite with a diameter of 1 ... 3 mm.
Биоразлагаемый материал, содержащий шунгит, при компостировании может явиться своеобразной почвоподкормкой.Biodegradable material containing shungite, when composted, can be a kind of soil top dressing.
Поверхностно-активное вещество выбиралось по принципу необходимости создания гетерогенной системы с заданными величинами ее эффективной вязкости в выбранном температурном интервале переработки. Поверхностно-активное вещество - лаурилмиристил (АЛМ-7), общая формула R-O(CH2CH2O)nH, где n=7; R - алкильный остаток, содержащий в основном (12…14) атомов углерода. Данное ПАВ использовалось в композиции для улучшения совместимости ингредиентов и достижения гомогенизации, а также в качестве инициатора биоразложения.The surfactant was selected according to the principle of the need to create a heterogeneous system with specified values of its effective viscosity in the selected processing temperature range. The surfactant is lauryl myristyl (ALM-7), the general formula is RO (CH 2 CH 2 O) n H, where n = 7; R is an alkyl residue containing mainly (12 ... 14) carbon atoms. This surfactant was used in the composition to improve the compatibility of the ingredients and achieve homogenization, and also as an initiator of biodegradation.
В качестве полимера, выполняющего роль дисперсионной среды, использовался полиэтилен ПЭНП 15803-020, обладающий следующими характеристиками:LDPE 15803-020 polyethylene with the following characteristics was used as a polymer that acts as a dispersion medium.
плотность, кг/м3 - 919,0density, kg / m 3 - 919.0
ПТР, г/10 мин при нагрузке 2,16 кг - 2,0PTR, g / 10 min at a load of 2.16 kg - 2.0
В качестве полимера, выполняющего роль модификатора, использовался сополимер этилена и винилацетата (СЭВА), обладающий следующими характеристиками:As a polymer acting as a modifier, a copolymer of ethylene and vinyl acetate (SEVA) was used, which has the following characteristics:
содержание винилацетата от 5 до 30 мас.%the content of vinyl acetate from 5 to 30 wt.%
плотность 0,928-0,945 г/см3 density 0.928-0.945 g / cm 3
относительное удлинение при растяжении (600-800) %elongation in tension (600-800)%
разрушающее напряжение при разрыве 9-12 МПаbreaking stress at break of 9-12 MPa
Предлагаемый сополимер этилена и винилацетата имеет достаточное водопоглощение (1-3)%, что способствует биоразложению готовых изделий при утилизации. Кроме того, у СЭВА достаточно большая совместимость с крахмалом, и в результате технологической переработки композиции происходит лучшее распределение крахмала по матрице полиэтилена.The proposed copolymer of ethylene and vinyl acetate has a sufficient water absorption (1-3)%, which contributes to the biodegradation of finished products during disposal. In addition, SEVA has a rather high compatibility with starch, and as a result of technological processing of the composition, the starch is better distributed over the matrix of polyethylene.
Такая композиция обладает реологическими характеристиками, которые соответствуют требованиям, предъявляемым к материалам для переработки на традиционном для пластмасс оборудовании (экструдер, термопластавтомат).Such a composition has rheological characteristics that correspond to the requirements for materials for processing on traditional equipment for plastics (extruder, injection molding machine).
Изделия из предлагаемой композиции обладают заданными эксплуатационными характеристиками.Products from the proposed composition have the desired performance characteristics.
Выбор оптимальных соотношений полимера, наполнителя, технологических добавок обусловлен теоретическим пределом наполнения, который определяется силой взаимодействия на границе раздела фаз.The choice of optimal ratios of polymer, filler, technological additives is determined by the theoretical filling limit, which is determined by the strength of interaction at the phase boundary.
Предлагаемая композиция изготавливается следующим образом.The proposed composition is made as follows.
Пример 1. 10 мас.% крахмала смешивают с 86,4 мас.% полиэтилена, 3,0 мас.% сополимера этилена и винилацетата, 0,5 мас.% шунгита, 0,1 мас.% ПАВ в скоростном турбосмесителе в течение 5 мин. Полученная смесь поступает в экструдер для гомогенизации. Температура расплава на выходе из головки экструдера (140-150)°С.Example 1. 10 wt.% Starch is mixed with 86.4 wt.% Polyethylene, 3.0 wt.% Copolymer of ethylene and vinyl acetate, 0.5 wt.% Schungite, 0.1 wt.% Surfactant in a high-speed turbo mixer for 5 min The resulting mixture enters the extruder for homogenization. The melt temperature at the outlet of the extruder head is (140-150) ° C.
Полученные жгуты охлаждают потоком холодного воздуха и разрезают на гранулы размером 3-5 мм. Из полученных гранул методом экструзии с раздувом при температуре 130-135°С изготавливают пленку.The obtained bundles are cooled by a stream of cold air and cut into granules of 3-5 mm in size. A film is made from the obtained granules by blown extrusion at a temperature of 130-135 ° C.
Пример 2. Приготовление композиции по примеру 1. Количество крахмала 30 мас.%, количество полиэтилена 63,5 мас.%, количество сополимера этилена и винилацетата 5,0 мас.%, количество шунгита 1,0 мас.%, количество ПАВ 0,5 мас.%.Example 2. Preparation of the composition according to example 1. The amount of starch 30 wt.%, The amount of polyethylene 63.5 wt.%, The amount of ethylene vinyl acetate copolymer 5.0 wt.%, The amount of schungite 1.0 wt.%, The amount of surfactant 0, 5 wt.%.
Гранулы, полученные из этого состава, используют для изготовления листа, из которого формуют потребительскую тару различной конфигурации и типоразмеров.The granules obtained from this composition are used for the manufacture of a sheet from which consumer packaging of various configurations and sizes is formed.
Пример 3. Приготовление композиции по примеру 1. Количество крахмала 20,0 мас.%, количество полиэтилена 75,0 мас.%, количество сополимера этилена и винилацетата 4,0 мас.%, количество шунгита 0,7 мас.%, количество ПАВ 0,3 мас.%.Example 3. Preparation of the composition according to example 1. The amount of starch 20.0 wt.%, The amount of polyethylene 75.0 wt.%, The amount of copolymer of ethylene and vinyl acetate 4.0 wt.%, The amount of schungite 0.7 wt.%, The amount of surfactant 0.3 wt.%.
Гранулы, полученные из этого состава, используют для изготовления пленки методом экструзии.The granules obtained from this composition are used to make the film by extrusion.
Составы композиций по примерам приведены в таблице 1. В примерах даны их оптимальные количества.The compositions of the compositions of the examples are shown in table 1. In the examples, their optimum amounts are given.
В таблице 2 приведены методы определения свойств, обеспечивающих задачу изобретения.Table 2 shows the methods for determining the properties that provide the objective of the invention.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136075/05A RU2418014C1 (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Biodegradable thermoplastic composition using natural filler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009136075/05A RU2418014C1 (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Biodegradable thermoplastic composition using natural filler |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2418014C1 true RU2418014C1 (en) | 2011-05-10 |
Family
ID=44732626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009136075/05A RU2418014C1 (en) | 2009-09-30 | 2009-09-30 | Biodegradable thermoplastic composition using natural filler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2418014C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490289C1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования и науки Российской Федерации | Biodegradable highly filled thermoplastic composition using starch and nanomodifier |
| RU2570905C1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Биотек" | Method of obtaining biodegradable thermoplastic composition |
| RU2635619C2 (en) * | 2015-09-23 | 2017-11-14 | Михаил Александрович Петровичев | Biodegradable highly-filled thermoplastic composition |
| RU2681909C1 (en) * | 2018-07-03 | 2019-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Крамбиопласт" | Biologically degradable thermoplastic composition |
| RU2752345C1 (en) * | 2020-07-03 | 2021-07-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова" (ФГБОУ ВО "РЭУ им. Г.В. Плеханова") | Multilayer film or sheet biodegradable material and biodegradable polymer composition for creating a biodegradable layer in a material |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0404723A2 (en) * | 1989-06-19 | 1990-12-27 | Warner-Lambert Company | Polymer base blend compositions containing destructurized starch |
| RU2180670C2 (en) * | 2000-01-06 | 2002-03-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов | Biodegradable thermoplastic starch-based composition |
| EP1388569A1 (en) * | 2002-08-06 | 2004-02-11 | Bo-Hon Lin | Environment friendly material |
| RU2284339C1 (en) * | 2005-07-19 | 2006-09-27 | ООО "Ресурс" | Polyolefin modification method |
| RU2349612C1 (en) * | 2007-11-14 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации | Biologically degradable thermoplastic composition, made from confectionary industry wastes |
-
2009
- 2009-09-30 RU RU2009136075/05A patent/RU2418014C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0404723A2 (en) * | 1989-06-19 | 1990-12-27 | Warner-Lambert Company | Polymer base blend compositions containing destructurized starch |
| RU2180670C2 (en) * | 2000-01-06 | 2002-03-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт крахмалопродуктов | Biodegradable thermoplastic starch-based composition |
| EP1388569A1 (en) * | 2002-08-06 | 2004-02-11 | Bo-Hon Lin | Environment friendly material |
| RU2284339C1 (en) * | 2005-07-19 | 2006-09-27 | ООО "Ресурс" | Polyolefin modification method |
| RU2349612C1 (en) * | 2007-11-14 | 2009-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования Российской Федерации | Biologically degradable thermoplastic composition, made from confectionary industry wastes |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490289C1 (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Министерства образования и науки Российской Федерации | Biodegradable highly filled thermoplastic composition using starch and nanomodifier |
| RU2570905C1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Биотек" | Method of obtaining biodegradable thermoplastic composition |
| RU2635619C2 (en) * | 2015-09-23 | 2017-11-14 | Михаил Александрович Петровичев | Biodegradable highly-filled thermoplastic composition |
| RU2681909C1 (en) * | 2018-07-03 | 2019-03-13 | Общество с ограниченной ответственностью "Крамбиопласт" | Biologically degradable thermoplastic composition |
| RU2752345C1 (en) * | 2020-07-03 | 2021-07-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова" (ФГБОУ ВО "РЭУ им. Г.В. Плеханова") | Multilayer film or sheet biodegradable material and biodegradable polymer composition for creating a biodegradable layer in a material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102740704B1 (en) | Forms, sheets and containers, and sticks for tubular bodies, straws, cotton swabs and balloons | |
| KR101962719B1 (en) | Carbon-neutral bio-based plastics with enhanced mechanical properties, thermoplastic biomass composite used for preparing the same and methods for preparing them | |
| CA2431243C (en) | Multicomponent composition for photodegradable and biodegradable plastic articles and the use thereof | |
| EP0722971B1 (en) | Biodegradable compositions of synthetic and natural polymers | |
| CA2032822C (en) | Biodisintegrable thermoplastic resin foam and a process for producing same | |
| RU2352597C1 (en) | Biodegradable granular polyolefin blend and method of production | |
| RU2418014C1 (en) | Biodegradable thermoplastic composition using natural filler | |
| CA2153495A1 (en) | Biodegradable thermoplastic polymer blend compositions with accelerated biodegradation | |
| JP7105242B2 (en) | Degradable polymer and manufacturing method | |
| JP2023504656A (en) | Biodegradable resin composition and method for producing the same | |
| CN1267680A (en) | Biologically degradable resin composition and its preparation and application | |
| CN1923890A (en) | Compositions containing polyhydroxybutyrate copolymer and polylactic acid for foaming materials | |
| CN107501625A (en) | A kind of food pack and preparation method thereof | |
| RU2408621C2 (en) | Polymeric composition for moulding biodegradable articles form molten mass | |
| Obasi et al. | Effects of native cassava starch and compatibilizer on biodegradable and tensile properties of polypropylene | |
| KR100545271B1 (en) | Eco-friendly biodegradable agricultural mulching film and its manufacturing method | |
| CN1298777C (en) | Thermal oxidative degradation-promoting mother particle used for plastics and its preparation method | |
| RU2490289C1 (en) | Biodegradable highly filled thermoplastic composition using starch and nanomodifier | |
| JP7158790B1 (en) | Biodegradable composite composition | |
| RU2645677C1 (en) | Biologically degradable thermoplastic composition | |
| RU2349612C1 (en) | Biologically degradable thermoplastic composition, made from confectionary industry wastes | |
| KR102149113B1 (en) | The partially biodegradable resin composition based on the biomass polyethylene | |
| RU2180670C2 (en) | Biodegradable thermoplastic starch-based composition | |
| KR102677053B1 (en) | Ecofriendly polymer composite comprising microalgae and preparation method thereof | |
| RU2318006C1 (en) | Biologically degradable thermoplastic composition with using of rye flour |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111001 |